KR100947295B1 - 기록용 잉크, 및 이를 사용하는 잉크 카트리지, 잉크기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하는 기록용 잉크로서, 상기 잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며, 상기 잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고, 상기 잉크의 25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며, 상기 잉크의 표면장력이 35 mN/m 이하인 기록용 잉크에 관한 것이다.

Description

기록용 잉크, 및 이를 사용하는 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법{INK FOR RECORDING, AND INK CARTRIDGE, INK RECORDED MATTER, INKJET RECORDING APPARATUS AND INKJET RECORDING METHOD USING THE SAME}

본 발명은, 보통지에 대해 화질이 양호하고, 높은 발색성과 화질, 신뢰성을 확보할 수 있고, 잉크젯 기록에 적합하게 적용되는 기록용 잉크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 기록용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법에 관한 것이다.

프린터, 팩시밀리, 복사 장치 등의 화상 기록 장치로서, 잉크젯 기록 장치가 알려져 있다. 잉크젯 기록 장치는 기록 헤드로부터 종이 등의 기록 매체에 잉크를 토출하여 기록하며, 화상 형성 공정이 단순하기 때문에 장치가 간소화되기 쉽고, 가열 공정을 거치지 않기 때문 에너지 절약으로 친환경적이고, 고선명인 화상을 고속으로 기록할 수 있어, 운전 비용이 저렴하며, 소음이 적고, 다색 잉크를 사용하여 칼러 화상을 기록하는 것이 용이하다는 이점을 갖고 있다.

이러한 잉크젯 기록에 이용되는 잉크는, 물을 주성분으로 하여, 이에 착색제, 글리세린 등의 습윤제, 기록지로의 침투성을 제어하는 침투제, 계면활성제, 및 그 밖의 첨가제를 함유한 수성 잉크가, 가정 및 사무실 용도로서 일반적으로 이용되고 있다.

일반적으로, 수성 잉크를 이용한 잉크젯 기록은, 액체 잉크가 기록 매체에 침투함으로써 정착된다. 따라서, 흡수성의 향상, 착색 성분의 지면으로의 정착 및 착색 성분의 보호기능을 갖는 잉크젯 프린터 전용지가 개발되어 있다. 그러나, 잉크젯 프린터 전용지는 초지(抄紙) 후의 다단의 도포 단계를 거치기 때문에 비용이 높고, 가공 화학 물질을 많이 사용하고 있기 때문에 보통지에 비교해서 재활용성도 뒤떨어진다. 따라서, 보통지 상에서 충분한 화질을 얻는 것이 요구되고 있다.

이러한 보통지는, 잉크젯 프린터 전용지에 비교해서 잉크 흡수성이 뒤떨어지고, 전용지와 같은 잉크 성능을 보조하지 않기 때문에, (1) 페더링(feathering)의 발생, (2) 블리딩(bleeding)의 발생, (3)밀도의 저하, (4)발색성의 저하, (5)내수성의 저하, (6)내광성의 저하, (7)내가스성의 저하, (8)정착성의 저하, (9)잉크의 베어남(show through) 등의 문제점이 있다. 이것들의 문제점을 해결하는 것이 보통지 상의 잉크젯 기록에 있어서 중요한 과제이다.

최근, 안료는 분산성의 개량이나 입자 지름이 최소화가 도모되어 왔기 때문에, 잉크젯 잉크에 흔히 사용되어 왔다. 안료의 분산성의 개량으로서, 종래와 같이 계면활성제 및 수용성 수지를 이용한 안료 분산뿐만 아니라, 안료 표면의 산화 처리, 설폰화 처리 또는 그라프트 중합 처리 등의 표면 개질에 의해 상기 안료에 친수성을 부여한다. 따라서, 안료의 자기 분산 안정성이 향상된다. 이러한 안료를 이용하여, 상기(5), (6) 및 (7)을 개선할 수 있지만, 염료에 비교해서 밀도 및 발색 성이 뒤떨어지고, 더욱이, 토출 안정성, 장기 저장 안정성 및 재분산성의 신뢰성 측면에서도 염료 잉크보다 뒤떨어진다. 따라서, 착색제로서 안료를 이용하는 경우, 밀도, 발색성 및 신뢰성을 향상시키는 것이 과제이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 예컨대, 착색된 중합체 입자, 특히 폴리에스테르계 또는 비닐계 중합체 입자의 에멀션을 이용한 잉크젯 기록용 잉크가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 제안에는, 착색제를 수불용성의 분산성 수지에 내포한 착색제 내포 수지 분산체를 함유하는 잉크가 포함된다. 또한, 착색제로서 컬러 유기 안료를 이용한 경우, 종래 공지의 잉크 제제에서 보통지 상에서의 화상 밀도 및 색재현성은 수용성 분산제를 이용한 안료 잉크보다도 우수하다는 것이 알려져 있다.

또한, 종래부터 페더링 및 블리딩을 저감시키고, 인쇄 농도 및 발색성을 높이며, 베어남을 억제하기 위해서, 잉크의 종이로의 침투성을 제어하는 기술이 검토되어 왔다. 시판되고 있는 잉크젯 잉크 중에는, 잉크의 표면장력을 35 mN/m보다 낮게 조정하여, 종이로의 침투성을 높인 초침투성 잉크(superpermeable ink)가 있다. 이러한 잉크로서는 블리딩의 저감에 효과가 높고, 보통지 인쇄에서의 건조성은 양호하지만, 페더링이 일어나기 쉽고, 인쇄 밀도가 낮으며, 문자 품질이 악화되기 쉽다는 결점이 있다. 한편, 잉크의 표면장력을 35 mN/m보다 높게 조절하여, 종이로의 침투를 느리게 하는 것으로 잉크가 인쇄 표면 층에 유지되는 저속 침투성 잉크가 시판되어 왔다. 이는 페더링의 저하, 인쇄 밀도의 향상, 발색성의 향상, 베어남 저감에 효과가 높다. 그러나, 상기 저속 침투성 잉크는, 종이로의 침투성을 저감시킨 결과, 보통지 상의 인쇄 후 건조성이 현저히 불량하여 정착성의 악화나, 다색화한 경우 색들 간의 블리딩을 초래한다.

따라서, 상기 저속 침투성 잉크와, 상기 초침투성 잉크를 배합한 잉크 셋트를 이용하는 것으로 색들 간의 블리딩을 억제하고, 화질을 확보하는 기법이 개발되어 왔다. 그러나, 이 잉크 셋트를 이용하여 양면 인쇄를 하는 경우, 인쇄 후 잉크의 건조에 대기하는 데 시간이 필요하여, 양면 인쇄에 있어서 생산성 악화를 초래한다. 잉크의 건조성을 높이기 위해, 인쇄 전후에 가열기로써 지면(paper surface)을 가열하여, 잉크의 건조를 촉진시키는 장치를 갖는 다양한 잉크젯 기록 장치가 제안되고 시판되고 있다(특허 문헌 2, 특허 문헌 3, 특허 문헌 4, 특허 문헌 5 및 특허 문헌 6 참조).

이들 제안은 가열수단을 갖기 때문에, 상기 장치가 대형화 및 복잡화되고, 또한 가열 에너지를 낭비한다는 것의, 잉크젯 방식의 이점을 상실한다고 하는 문제가 있다.

상기 이외에, 잉크젯 잉크에 있어서, 신뢰성 향상과 화질 향상 모두를 겸비하는 방법이 연구되고 있다. 많은 잉크젯 잉크가 노즐 폐쇄를 방지하기 위해 점도 상승을 최소화시키도록 설계되어 있다. 예컨대, 특허 문헌 7에서는, 잉크 2배 농축 시에 점도 변화를 10배 이내, 또한 입자 지름 변화를 3배 이내로 함으로써, 안료의 응집이 잉크의 확대를 억제하는 것을 막아 소위 흰색 스포팅(white spotting)을 방지할 수 있다는 것이 기술되어 있다. 그러나, 이 잉크로서는 보통지상에서 고화질을 형성하는 것이 곤란이다. 또한, 특허 문헌 8에서는, 잉크 중 휘발 성분이 증발 한 후 잔류 성분이 액체이며, 이의 점도가 초기 점도의 10배 이내인 잉크가 제안되어 있다. 그러나, 이 잉크는 염료 잉크이며, 신뢰성은 높지만, 보통지에서의 화질이 뒤떨어진다. 또한, 특허 문헌 9에서는, 60℃ 환경 하에서 수분을 증발시켰을 경우, 잉크 점도가 증발 전의 점도의 600배 이하인 잉크가 개시되어 있다. 그러나, 이 잉크도 염료 잉크이며, 수용성 고분자를 첨가하는 것으로 잉크의 신뢰성과 화질의 내구성과의 밸런스를 맞추지만, 내수성에 문제가 있다. 특허 문헌 10에는, 점도가 5∼15 mPa·s인 잉크가 고화질을 확보하기 위해서 필요하며, 신뢰성 확보를 위해 초기의 증발 속도를 조정하고 점도를 조정하기 위한 점도 조정제로서 특정한 화합물을 첨가하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이 제안에는, 적용되는 안료의 입자 지름의 안정성에 관하여는 하등 기재가 없고, 24 시간 동안 방치한 후 신뢰성은 있지만, 토출시키는 헤드의 구성과 노즐의 크기에 따라서, 더욱 장기간 방치한 경우에는, 상기 잉크는 신뢰성이 뒤떨어진다.

이와 같이, 고속이고 고품질을 갖는 인쇄 품질을 확보하기 위해서는 점도가 높은 잉크를 사용하는 것이 필요하지만, 점도가 높은 잉크는 신뢰성을 확보하기 어렵다.

또한, 화질 개선의 목적으로서, 예컨대, 특허 문헌 11 및 특허 문헌 12에서는, 안료 잉크에 수불용성 수지를 첨가하는 기법이 제안되어 있다. 특허 문헌 13에는, 안료와 수지 에멀션의 비가 1:0.1∼1:1의 범위이며, 또한 착색 성분의 평균 입자 지름이 0.3∼1.2 μm인 잉크에 의해 보통지 상에 고화질 형상을 얻는 기법이 제안되어 있다. 그러나, 이와 같은 수지 에멀션을 첨가한 잉크에서는 블리딩이 억제 되고, 페더링이 억제될 수 있으나, 화상 밀도가 불충분하고, 잉크젯 잉크로서의 신뢰성도 충분하지 않다. 특허 문헌 14에는, 수불용성 수지를 첨가한 잉크의 최저 필름 형성 온도가 40℃ 이상인 잉크가 개시되어 있다. 특허 문헌 15에는, 첨가 에멀션의 입자 지름이 50 nm 이하인 잉크가 개시되어 있다. 하지만, 신뢰성에 개선의 여지가 있으며, 얻어지는 화질은 충분하지 않다. 특허 문헌 16에는, 안료, 당류 또는 그 유도체, 수산기를 5개 이상 갖는 폴리올 화합물 및 수지 에멀션을 포함하는 잉크에 의해 인쇄 얼룩의 개선되는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 잉크로서는, 보통지로의 침투성이 낮고, 페더링나 블리딩의 발생, 정착성의 악화 및 느린 건조 등의 문제가 있다. 또한, 특허 문헌 17에는, 수분산성 수지와 자기 분산성 안료로 이루어지는 고형분 함량이 1.0∼16 질량%인 잉크가 개시되어 있다. 보통지 상에서의 화질 개선이 진술되고 있고, 내수성에 관하여는 염료 잉크에 비해 더욱 개선되어 있지만, 보통지 상에 빈번히 이용되는 마커펜(marker pen)에 대해서는 화상 유지 성능이 충분하지 않다는 것이 언급되어 있다.

안료 분산체와 수지 에멀션을 잉크에 첨가하는 경우, 고형분 함량이 증가하여 점도가 증가한다. 예를 들어, 특허 문헌 18에는, 미셀 회합체를 형성하는 수지를 첨가하는 것으로 고형분 함량을 증가시키더라도 점도 상승이 적은 제제가 제안되어 있다. 그러나, 이 제안의 잉크로는, 보통지로의 침투성이 부족하고, 또한, 상기 특허 문헌 16과 같이 기록 화질에 문제가 있다.

종이에 대한 침투성은, Lucas-Washburn 식으로 나타내는 모관 흡수로써 설명되고, 점도가 높을수록 표면장력 및 종이와 잉크와의 접촉각을 낮게 하지 않는 경 우 충분한 침투성을 얻지 않는다. 예컨대, 특허 문헌 19 및 특허 문헌 20에는, 높은 고형분 함량 농도의 잉크에 대해 다가 알콜 알킬 에테르를 사용하여 침투성을 향상시킨 경우, 고형분 함량이 증가하여 점도가 상승하고, 충분한 침투성을 얻지 않아 화질이 저하된다.

또한, 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제는 미량으로도 침투성을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 예컨대, 특허 문헌 21 및 특허 문헌 22에는, 불소계 계면활성제를 첨가한 잉크젯 잉크가 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 23 및 특허 문헌 24에는, 안료 분산체와 불소계 계면활성제를 함유하는 잉크가 제안되어 있다. 특허 문헌 25에는, 불소계 계면활성제와, 중합체 미립자에 수불용성 내지 수난용성의 색 물질을 함유하는 중합체 에멀션을 함유하는 점도 5 mPa·s 이상의 잉크가 제안되어 있다. 그러나, 이들의 제안에 있어서 높은 안료 농도에서 바람직한 색상을 얻기 어렵고, 또한 자기 분산성 안료는 내수성 및 정착성이 충분하다고 말할 수 없다.

따라서, 보통지 상의 잉크젯 기록에서의 과제에 대하여, 수분산성 착색제를 이용하는 것으로 내수성, 내광성 및 내가스성을 향상시키거나, 고침투 및 고점도 잉크를 이용함으로써 화상 밀도를 향상시키고, 잉크의 베어남을 저감시키며, 페더링 및 블리딩을 억제하여 화질을 개선하는 것이 다양하게 시도되어 왔다. 하지만, 아직 충분히 만족할만한 성능을 갖는 잉크가 제공되어 있지 않고, 발색성에 관해서도 문제가 남아 있는 실정이다.

[특허 문헌 1] 특허공개 2000-191972호 공보

[특허 문헌 2] 특개소 55-69464호 공보

[특허 문헌 3] 특개소 55-84670호 공보

[특허 문헌 4] 특개소 58-72460호 공보

[특허 문헌 5] 특개소 62-130863호 공보

[특허 문헌 6] 특개소 62-130864호 공보

[특허 문헌 7] 특허공개 2002-337449호 공보

[특허 문헌 8] 특허공개 2000-95983호 공보

[특허 문헌 9] 특개평 9-111166호 공보

[특허 문헌 10] 특허공개 2001-262025호 공보

[특허 문헌 11] 특개소 55-157668호 공보

[특허 문헌 12] 특공소 62-1426호 공보

[특허 문헌 13] 특개평 04-332774호 공보

[특허 문헌 14] 특허 2867491호 공보

[특허 문헌 15] 특개평 04-18462호 공보

[특허 문헌 16] 특허 3088588호 공보

[특허 문헌 17] 특허공개 2004-35718호 공보

[특허 문헌 18] 특허공개 2004-99800호 공보

[특허 문헌 19] 특허공개 2004-155867호 공보

[특허 문헌 20] 특허공개 2004-203903호 공보

[특허 문헌 21] 특허 2675001호 공보

[특허 문헌 22] 특허 2667401호 공보

[특허 문헌 23] 특개평 04-211478호 공보

[특허 문헌 24] 특허공개 2003-277658호 공보

[특허 문헌 25] 특허공개 2003-226827호 공보

발명의 개요

본 발명은 잉크 중 총 질량에 대한 착색제 및 수분산성 수지의 고형분 함량을 높이고, 수분산성 수지의 고형분 함량을 상기 착색제의 고형분 함량에 대해 최적화하여 상기 잉크의 침투성을 확보함으로써, 높은 발색성과 화질 및 신뢰성을 확보할 수 있는 기록용 잉크, 특히 잉크젯 기록에 알맞은 기록용 잉크를 제공하는 것이 목적이다. 본 발명의 또다른 목적은 상기 기록용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 방법은 하기와 같다.

<1> 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하는 기록용 잉크로서, 상기 잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며, 상기 잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고, 상기 잉크의 25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며, 상기 잉크의 표면장력이 35 mN/m 이하인 기록용 잉크.

<2> 제<1>에 있어서, 착색제가 안료를 포함하는 수분산성 착색제인 것인 기록용 잉크.

<3> 제<2>에 있어서, 수분산성 착색제가, 이의 표면에 적어도 1종의 친수기를 함유하고 분산제의 부재 하에 수분산성 및/또는 수용성을 나타내는 안료인 것인 기록용 잉크.

<4> 제<2>에 있어서, 수분산성 착색제가, 각각 수불용성 및/또는 수난용성의 착색제를 포함하는 각각의 중합체 입자를 포함하는 중합체 에멀션인 것인 기록용 잉크.

<5> 제<2>에 있어서, 수분산성 착색제가 계면활성제, 또는 중량 평균 분자량이 50,000 이하인 수용성 거대분자 화합물 중에 분산된 안료인 것인 기록용 잉크.

<6> 제<1> 내지 제<5> 중 어느 하나에 있어서, 습윤제가 20℃ 및 60% RH의 조건 하에서 평형 수분량이 25 질량% 이상인 다가 알콜인 것인 기록용 잉크.

<7> 제<6>에 있어서, 다가 알콜이 글리세린이고, 상기 글리세린의 함량이 전체 습윤제의 총 질량에 대해 60 질량% 이하인 것인 기록용 잉크.

<8> 제<1> 내지 제<7> 중 어느 하나에 있어서, 계면활성제는 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잉크 중 상기 계면활성제의 총 함량이 0.01∼5 질량%인 것인 기록용 잉크.

<9> 제<8>에 있어서, 불소계 계면활성제가 퍼플루오로알킬 설포네이트 화합물, 퍼플루오로알킬 카르복실레이트 화합물, 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥시드 부가물, 및 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 기록용 잉크.

<10> 제<1> 내지 제<9> 중 어느 하나에 있어서, 잉크가 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크 및 블랙 잉크로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 기록용 잉크.

<11> 용기, 및 그 용기에 수용되는 제<1> 내지 제<10> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크를 포함하는 잉크 카트리지.

<12> 제<1> 내지 제<10> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 토출시키고 화상을 형성하는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법.

<13> 제<12>에 있어서, 자극이 열, 압력, 진동 및 광으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 잉크젯 기록 방법.

<14> 제<12> 또는 제<13>에 있어서, 잉크 토출 시에 잉크는 액적의 형태로 노즐로부터 토출되며, 상기 각각의 액적은 크기가 2∼10 pl이고, 속도가 6∼20 m/s이며, 주파수가 1 kHz 이상이고, 해상도가 300 dpi 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.

<15> 제<1> 내지 제<10> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 토출시키고 화상을 형성하도록 배열된 잉크 토출 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치.

<16> 제<15>에 있어서, 자극이 열, 압력, 진동 및 광으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 잉크젯 기록 장치.

<17> 제<15> 또는 제<16> 중 어느 하나에 있어서, 용기 및 그 용기에 수용된 잉크를 함유하는 잉크 카트리지를 추가로 포함하는 잉크젯 기록 장치로서, 잉크 토출 수단은 노즐 헤드를 함유하고, 상기 노즐 헤드 상에 서브탱크를 지니며, 잉크 카트리지로부터 공급튜브를 통해 잉크가 상기 서브탱크에 공급되는 것인 잉크젯 기록 장치.

<18> 기록 매체, 및 제<1> 내지 제<10> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크에 의해 상기 기록 매체 상에 형성된 화상을 포함하는 잉크 기록물.

<19> 제<18>에 있어서, 기록 매체는 스테키히트 사이즈도(Stockigt size degree)가 3 초 이상인 것인 잉크 기록물.

본 발명의 기록용 잉크는 적어도 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고, 상기 착색제 및 상기 수분산성 수지의 상기 잉크의 총 질량에 대한 총 고형분 함량을 10∼30 질량%으로 함으로써 상기 잉크의 문자 품질이 향상된다. 또한, 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)를 0.1∼1.6 범위에 있도록 함으로써 정착성 향상과 발색성 개선의 효과를 얻게 된다.

본 발명의 기록용 잉크는, 25℃에서의 점도가 5 mPa·s 이상에 있도록 함으로써 인쇄 밀도 및 문자 품질을 향상시키는 효과를 얻게 되며, 점도를 20℃에서 20 mPa·s 이하로 감소시킴으로써 이의 토출성을 확보할 수 있다.

본 발명의 기록용 잉크는, 표면장력을 35 mN/m 이하에 있도록 함으로써 상기와 같은 고점도 잉크에 있어서도 충분한 침투성을 얻을 수 있다. 따라서, 높은 건조 속도를 얻을 수 있다. 바람직하게는 불소계 계면활성제를 이용함으로써 더욱 건조 속도가 향상되며, 고점도 잉크만으로도, 저점도 잉크와 다르지 않은 건조성이 얻어진다.

본 발명의 기록용 잉크는, 바람직하게는 20℃ 및 60% RH의 조건 하에서 평형 수분량이 25 질량% 이상인 다가 알콜을 습윤제로서 이용함으로써 잉크의 수분 증발 속도를 늦추고 잉크의 토출 신뢰성을 향상시킨다. 이 경우, 상기 다가 알콜로서 글리세린을 사용하고 상기 글리세린의 함량을 전체 습윤제의 50 질량% 이하에 있도록 함으로써 인쇄 밀도 향상 및 베어남 저감 효과를 얻게 된다.

본 발명의 잉크 카트리지는 용기를 함유하고, 본 발명의 상기 잉크를 상기 용기 중에 수용한다. 상기 잉크 카트리지는 잉크젯 기록 방식의 프린터 등에 적합하게 사용된다. 상기 잉크 카트리지에 수용된 잉크를 이용하여 기록하는 경우, 기록 화상의 현저한 채도 향상이 도모되고, 발색성에 우수하며, 토출 안정성이 높으며, 확질이 높은 화상을 형성할 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치는 본 발명의 상기 잉크에 자극, 예컨대 에너지를 인가하여 상기 잉크를 토출시킴으로써 화상을 형성하도록 배치된 잉크 토출 수단을 함유한다. 상기 잉크젯 기록 장치에 있어서는, 상기 잉크 토출 수단은 본 발명의 상기 잉크에 자극, 예컨대 에너지를 인가하여 상기 잉크를 토출시킴으로써 화상을 형성한다. 그 결과, 보통지에 대해 화질, 건조 속도 및 고속 인쇄능이 우수하고, 노즐부터의 토출 안정성이 양호하며, 전자사진 방식에 가까운 고품질 및 고밀도의 화질을 얻게 되고, 또한 건조성이 높은 화상 기록이 가능해진다.

본 발명의 잉크젯 기록 방법은, 본 발명의 상기 잉크에 자극, 예컨대 에너지를 인가하여 상기 잉크를 토출시킴으로써 화상을 형성하는 단계를 적어도 포함한다. 상기 잉크젯 기록 방법에 있어서는, 상기 잉크 토출 단계에서, 본 발명의 상기 잉크에 자극, 예컨대 에너지를 인가하여, 상기 기록용 잉크를 토출시켜 화상을 형성한다. 그 결과, 보통지에 대한 화질, 건조 속도, 고속 인쇄능이 우수하고, 노즐부터의 토출 안정성이 양호하며, 전자사진 방식에 가까운 고품질 및 고밀도의 화질을 얻게 되고, 또한 건조성이 높은 화상 기록이 가능해진다.

본 발명의 잉크 기록물은 기록 매체, 및 상기 기록 매체 상에 본 발명의 상기 잉크를 사용하여 형성한 화상을 포함한다. 상기 잉크 기록물에서는, 현저한 채도 향상이 도모되고, 발색성이 우수한 고품질의 화상이 상기 기록 매체 상에 유지된다.

(기록용 잉크)

본 발명의 기록용 잉크는 적어도 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고, 임의로 필요에 따라 그 밖의 성분을 함유한다.

본 발명에 있어서, 기록용 잉크 중에 함유되는 착색제 및 수분산성 수지의 총 고형분 함량을 증가시킴으로써, 지면으로의 잉크 토출 후의 건조 과정에서 급격한 점도 증가를 유도하고, 색 물질의 고형분 함량이 지면 상에 많이 유지되어 화상 밀도의 향상, 발색성의 향상, 베어남의 억제를 나타낸다. 따라서, 상기 잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제 및 상기 수분산성 수지의 총 함량은 10∼30 질량%, 바람직하게는 15∼25 질량%이다. 상기 착색제 및 수분산성 수지의 고형분 함량이 10 질량% 미만이고, 기록 매체 상에 고형분 함량을 많이 유지시킬 수 없으며, 화상 밀도 및 발색성이 때때로 감소한다. 30 질량% 초과인 경우, 노즐면에서의 건조성이 높아지기 때문에 토출 불량이 쉽게 발생한다.

동일량의 착색제와 비교한 경우, 착색제 농도만이 상승하면 잉크젯 시스템에 의해 잉크를 지면에 정착시킨 후 착색제를 형성하는 조성물, 예컨대 입자들이 서로 강하게 응집하여, 화상의 색상을 크게 변화시킨다. 상기 착색제에 대한 수불용성 수지의 비율이 많을수록, 착색제의 조성물 중의 응집이 억제되고, 발색성이 향상된다. 상기 착색제에 대한 수불용성 수지의 비율이 많을수록, 종이에 대한 착색제의 정착성도 향상된다. 따라서, 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)는 0.1∼1.6, 바람직하게는 0.1∼1.3, 더욱 바람직하게는 0.3∼1.0이다. 상기 비(B/C)가 0.1 미만인 경우, 충분한 발색성을 때때로 얻을 수 없다. 1.6 초과인 경우, 착색제의 정착성이 뒤떨어져, 기록 후 건조 시의 착색제의 조성물 간의 응집이 때때로 억제된다.

여기서, 상기 착색제 및 상기 수분산성 수지의 고형분 함량은, 예컨대, 잉크로부터 착색제와 수분산성 수지만을 분리함으로써 측정할 수 있다. 분리 방법으로는, 예컨대, 잉크를 원심분리기로 500,000 G 이상, 24 시간 동안 수행함으로써 고형분을 침강시키며, 액체로부터 고체를 분리하는 것이 가능해진다. 또한, 착색제 및 수분산성 수지의 종류에 따라 염석이나 용제에 의한 응집에 의해 액체로부터 고체를 분리시키는 것이 또한 가능하다. 분리된 고형분을 충분히 건조시켜 측정에 이용한다.

착색제로서 안료를 이용하는 경우, 열질량 분석에 의해 질량 감소율을 평가 하는 것으로 착색제와 수분산성 수지와의 비율을 측정할 수 있다. 측정시에는 수지 및 안료의 연소를 억제하기 위해, 불활성 기체 분위기 하에서, 10℃/분으로 500℃까지 온도를 증가시키고, 질량 변화를 측정한다. 고액분리 후 고체는 수분 및 습윤제 성분을 약간 포함하고 있기 때문에, 상기 성분이 거의 없어지는 200℃에 있어서의 질량을 고형분 총 질량으로 하고, 대부분의 수지 성분이 열분해하고 휘발하는 500℃에 있어서의 질량을 안료의 질량으로 하였다. 안료와 수지의 비율을 안료 질량/(고형분 총 질량 - 안료 질량)으로부터 계산할 수 있다.

또한, 일부의 아조 안료과 같은 안료의 내열성이 낮은 경우, 500℃까지 안료가 열분해하며, 안료 질량의 측정이 어렵다. 하지만, 수지를 용매에 용해시키고 고체를 용매로 추출함으로써 안료 질량을 측정할 수 있다. 추출 전후의 질량으로부터 고체 중의 안료의 비율을 계산하고, 상기 열질량 분석으로부터 고형분 총 질량을 계산함으로써, 안료의 고체 질량을 시료 질량 × 안료 비율로서 산출할 수 있다.

착색제의 분자 구조가 확인되어 있는 경우, 안료 및 염료에 대한 NMR를 이용하고, 중금속 원자, 분자 골격에 함유되는 무기 안료, 금 함유 유기 안료 및 금 함유 염료에 대한 형광 X-선 분석을 이용하는 것으로 착색제의 고형분량을 정량하는 것이 가능하다.

상기 잉크의 25℃에서의 점도는 5∼20 mPa·s, 바람직하게는 10∼20 mPa·s이다. 상기 점도가 25℃에서 5 mPa·s 미만인 경우, 페더링과 블리딩을 때때로 억제할 수 없다. 20 mPa.s 초과인 경우, 노즐부터의 토출 특성이 악화한다.

여기서, 상기 점도는 점도계(RL-500, 동기 산업 주식회사(Toki Sangyo Co., Ltd.) 제조)를 사용하여 25℃에서 측정할 수 있다.

상기 잉크의 표면장력은 35 mN/m 이하, 바람직하게는 30 mN/m 이하이다. 또한, 상기 잉크의 표면장력은, 바람직하게는 15 mN/m 이상, 더욱 바람직하게는 20 mN/m 이상이다. 상기 표면장력이 35 mN/m 이상인 경우, 인접 색들 간의 블리딩이 쉽게 발생하고, 종이로의 침투성이 느려지며, 건조가 느려진다. 표면장력이 지나치게 낮은 경우, 헤드 노즐면으로의 잉크의 습윤이 강하게 되고, 메니스커스(meniscus) 형성이 불안정해지며 토출 불량이 야기된다.

여기서, 상기 표면장력은, 예컨대 전자동 표면장력계(CBVP-Z, 교와 계면 과학 주식회사(Kyowa Interface Science Co., Ltd.) 제조)를 이용하여 측정할 수 있다.

본 발명의 기록용 잉크가 상기 착색제 및 수분산성 수지의 고형분 함량의 특성, 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C), 점도 및 표면장력을 포함하는 한, 이의 구성 성분은 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 그러나, 기록용 잉크는 적어도 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고, 필요에 따라 임의로 그 밖의 성분을 함유한다는 것을 주지해야 한다.

- 착색제 -

상기 착색제로서, 이는 수분산성이며, 안료를 포함하는 수분산성 착색제가 적합이다. 상기 수분산성 착색제로는 (1) 이의 표면에 적어도 1종의 친수기를 지니고, 분산제의 부재 하에 수분산성 및/또는 수용성을 나타내는 안료, (2) 각각 수불용성 및/또는 수난용성의 물질을 함유하는 중합체 입자를 함유하는 중합체 에멀션, 및 (3) 계면활성제, 또는 중량 평균 분자량 50,000 이하의 수용성 거대분자 화합물에 분산된 안료 등을 들 수 있다.

상기 (1)∼(3)의 수분산성 착색제는, 안료를 한정하여 설명하는 경우, 하기와 같다.

상기 (1)은 일반적으로 자기 분산성 안료로 일컬어지며, 주로 카본 블랙을 표면산화 처리하여 친수화하고 단일 안료가 물에 분산되도록 하여 수득한다.

상기 (2)는 일반적으로 캡슐 안료로 일컬어지며, 친수성 수불용성의 수지로 안료를 피복하고, 안료 표면 상의 수지층에 의해 친수화함으로써 안료를 물에 분산시켜 수득한다.

상기 (3)는 일반적으로 계면활성제 분산 안료 또는 수지 분산 안료로 일컬어지며, 계면활성능을 갖는 화합물(여기서는 계면활성제나 수용성 거대분자 화합물)에 의해, 안료와 물과의 계면을 상호작용시킴으로써 안료를 분산시킨다. 상기 (2)와 (3)의 차이는 수지가 물에 용해되어 있는지의 여부이며, 안료 분산체의 내용제성이나 발색성에 영향을 미친다.

이러한 수분산성 착색제에는, 색 물질 분자가 응집 형태(결정 형태를 포함함)로 있거나, 수지 분자와 공존하고 있으며, 단분자로 존재하지 않는다. 따라서, 착색제는 내수성, 내광성 및 내가스성이 우수하다. 이러한 착색제를 이용함으로써, 화상보존성을 향상시키는 것이 가능해진다. 특히, 안료 표면에 적어도 1종의 친수기를 직접 혹은 다른 원자단을 통해 결합시킴으로써 분산제 없이 물에 분산가능한 안료, 또는 수지 미립자에 수불용성 또는 수난용성인 색 물질을 함유하는 중합체 에멀션을 사용하는 경우, 착색제 고형분 함량에 대한 잉크 점도를 낮게 감소시킬 수 있기 때문에, 수불용성 수지나 습윤제를 많이 첨가하는 것이 가능해진다.

상기 (1)에서는, 안료의 표면에 적어도 1종의 친수기가 직접 혹은 다른 원자단을 통해 결합되도록 표면이 개질된다. 이를 위해, 안료의 표면에 어떠한 특정 작용기(설폰기나 카르복실기 등의 작용기)를 화학적으로 안료 표면에 결합시키거나, 차아할로겐산 및 그의 염의 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 표면을 습식 산화 처리한다. 이들 중, 안료의 표면에 카르복실기가 결합되고, 수중에 상기 안료가 분산되는 것이 바람직하다. 상기 표면이 개질되고, 카르복실기가 결합되어 있기 때문에, 분산 안정성이 향상될 뿐만 아니라, 높은 인쇄 품질을 얻게 되는 동시에, 인쇄 후 기록 매체의 내수성이 향상된다.

이러한 형태의 잉크는 건조 후 재분산성이 우수하기 때문에, 장기간 인쇄를 중지하고, 잉크젯 헤드의 노즐 부근의 잉크의 수분이 증발한 경우에도 막힘을 일으키지 않고 간단한 세정으로 용이하게 양호한 인쇄를 할 수 있다. 상기 자기 분산형의 안료는 후술하는 계면활성제 및 침투제와 조합하는 경우, 특히 상승 효과가 크고, 더욱 신뢰성이 높고 고품질인 화상을 얻는 것이 가능해진다.

상기 자기 분산형 안료의 체적 평균 입자 지름은 잉크 중에서 0.01∼0.16 μm인 것이 바람직하다.

상기 (2)에서, 색 물질을 함유한 중합체 에멀션은 적어도 중합체 미립자 중에 안료를 봉입함으로써 얻게 되는 것이거나, 중합체 미립자의 표면에 안료를 흡착시켜 얻게 되는 것이다. 이 경우, 모든 안료가 봉입 및/또는 흡착되어 있을 필요는 없고, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 상기 안료가 에멀션 중에 분산될 수 있다.

상기 중합체 에멀션을 형성하는 중합체로는, 예컨대, 비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리우레탄계 중합체, 특허 공개 2000-53897호 공보 및 특허 공개 2001-139849호 공보에 개시되어 있는 중합체를 들 수 있다. 이들 중, 비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체가 특히 바람직하다.

안료가 함유되어 있는 상기 중합체 미립자(착색 미립자)의 체적 평균 입자 지름은 잉크 중에서 0.01∼0.16 μm인 것이 바람직하다.

상기 (3)에서, 상기 계면활성제로는, 예컨대 음이온성 계면활성제, 예컨대 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 초산 염, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 인산 염, 알킬 설폰산 염, 알킬 벤젠 설폰산 염, 호박산 에스테르 설폰산 염, 라우릴산 염 및 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 황산 염, 비이온성 계면활성제, 예컨대 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 나프틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬아민 및 폴리옥시에틸렌 알킬아미드를 들 수 있다.

이러한 계면활성제로서, 시판품을 이용할 수 있다. 상기 시판품으로는, 예컨대 일본유지주식회사(NOF Corporation), 닛코 케미칼즈 주식회사(Nikko Chemicals Co., Ltd.), 일본 에멀션 주식회사(Nippon Emulsion Co., Ltd.), 니혼 쇼쿠바이 주식회사(Nippon Shokubai Co., Ltd.), 다이이치 공업 제약 주식회사(Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), 도호 화학 주식회사(Toho Chemical Industry Co., Ltd.), 카오 주식회사(Kao Corporation), 아데카 주식회사(Adeka Co., Ltd.), 라이온 주식회사(Lion Corporation), 식나무유지 주식회사(Aoki Oil Industrial Co., Ltd.), 산요 화성공업 주식회사(Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 등으로부터 용이하게 입수할 수 있다.

상기 중량 평균 분자량이 50,000인 수용성 거대분자 화합물로는, 예컨대 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 아크릴산-아크릴로니트릴 공중합체, 초산비닐-아크릴산 에스테르 공중합체, 아크릴산-아크릴산 알킬 에스테르 공중합체, 스티렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-아크릴산-아크릴산 알킬 에스테르 공중합체, 스티렌-메타크릴산 아크릴산 알킬 에스테르 공중합체, 스티렌-α-메틸스티렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-α-메틸스티렌-아크릴산 공중합체-아크릴산 알킬 에스테르 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 비닐 나프탈렌-말레산 공중합체, 초산비닐-에틸렌 공중합체, 초산비닐-지방산 비닐 에틸렌 공중합체, 초산비닐-말레산 에스테르 공중합체, 초산비닐-크로톤산 공중합체 및 초산비닐-아크릴산 공중합체를 들 수 있다.

이러한 수용성 거대분자 화합물로는, 적절하게 합성된 것을 사용하거나 시판품을 사용할 수 있다.

상기 시판품으로는, 예컨대 죤슨 폴리머 주식회사(Johnson Polymer Co., Ltd.), 나가세 켐텍스 주식회사(Nagase ChemteX Corporation), 토아합성 주식회사(Toagosei Co., Ltd.), 미쓰비시 레이온 주식회사(Mitsubishi Rayon co., Ltd.), 스미토모 정화 주식회사(Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd.), JSR 주식회사(JSR), 쇼와 고분자 주식회사(Showa Highpolymer Co., Ltd.), 아라카와 화학 공업 주식회사(Arakawa Chemical Industries Ltd.), 니혼 쇼쿠바이 주식회사(Nippon Shokubai Co., Ltd.), 일본 합성 화학 주식회사(Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), 주식회사 쿠라레이(Kuraray Co., Ltd.)로부터 용이하게 입수할 수 있다.

상기 착색제는 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 주로 안료가 사용되고, 색조 조정의 목적으로 내후성을 저하시키지 않는 범위 내에서 염료를 함유할 수 있다.

상기 안료는 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 무기 안료 및 유기 안료 중 임의의 것을 사용할 수 있다.

상기 무기 안료로는, 예컨대, 산화티탄, 산화철, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 바륨 옐로우, 카드뮴 레드, 크롬 옐로우, 카본 블랙을 들 수 있다. 이들 중, 카본 블랙이 바람직하다. 상기 카본 블랙으로는, 예컨대, 접촉 방법, 퍼니스 방법 및 열 방법과 같은 공지의 방법에 의해서 제조된 것을 들 수 있다.

상기 유기 안료로는 아조 안료, 다환식 안료, 염료 킬레이트, 니트로 안료, 니트로소 안료 및 아닐린 블랙을 들 수 있다. 이들 중, 아조 안료 및 다환식 안료가 바람직하다. 상기 아조 안료로는, 예컨대 아조 레이크, 불용성 아조 안료, 축합 아조 안료 및 킬레이트 아조 안료를 들 수 있다. 상기 다환식 안료로는 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사딘 안료, 인디고이드 안료, 티오인디고이드 안료, 이소인돌리논 안료, 퀴노프탈론 안료를 들 수 있다. 상기 염료 킬레이트로는, 예컨대, 염기성 염료형 킬레이트 및 산성 염료형 킬레이트를 들 수 있다.

상기 착색제의 색은 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 흑백용 또는 컬러용의 것을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상과 병용할 수 있다.

상기 흑백용의 것으로는, 예컨대, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙과 같은 카본 블랙(C.I. 염료 블랙 7), 구리 철(C.I. 안료 블랙 11), 산화티탄 등의 금속류, 아닐린 블랙(C.I. 안료 블랙 1)과 같은 유기 안료를 들 수 있다.

상기 컬러용의 것으로는, 예컨대, C.I. 안료 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42(노란색 산화철), 53, 55, 74, 81, 83, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 408, 109, 110, 117, 120, 128, 138, 150, 151, 153, 183; C.I.안료 오렌지 5, 13, 16, 17, 36, 43, 51; C.I. 안료 레드 1, 2, 3, 5, 17, 22, 23, 31, 38, 48:2, 48:2(퍼머넌트 레드 2B(Ca)), 48:3, 48:4, 49:1, 52:2, 53:1, 57:1(브릴리언트 카르민 6B), 60:1, 63:1, 63:2, 64:1, 81, 83, 88, 101(콜코타르(colcothar)), 104, 105, 106, 108(카드뮴 레드), 112, 114, 122(퀴나크리돈 마젠타), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209, 219; C.I. 안료 바이올렛(로다민 레이크), 3, 5:1, 16, 19, 23, 38; C.I.안료 블루 1, 2, 15(프탈로시아닌 블루), 15:1, 15:2, 15:3(프탈로시아닌 블루), 16, 17:1, 56, 60, 63; C.I. 안료 그린 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18, 36을 들 수 있다.

블랙용의 안료는 카본 블랙인 것이 바람직하다. 흑색 잉크로서 카본 블랙은 색조가 우수할 뿐만 아니라, 내수성, 퇴광성(退光性, regressive property), 분산 안정성이 우수하고, 또한 염가이다.

기타 안료(예컨대, 카본)의 표면을 수지로 처리하여 수중에 분산가능하게 함으로써 수득한 그라프트 안료나, 안료(예컨대, 카본)의 표면에 설폰기나 카르복실기와 같은 작용기를 부가하여 수중에 분산가능하게 함으로써 수득한 가공 안료를 사용할 수 있다.

안료를 마이크로캡슐에 포함시켜 수중에 분산가능하게 함으로써 수득한 것을 사용할 수 있다.

상기 염료는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 산성 염료, 직접 염료, 염기성 염료 및 반응성 염료를 들 수 있다.

상기 산성 염료는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 식용 염료로서 알려져 있는 것을 들 수 있다. 예컨대, C.I.에시드 옐로우 17, 23, 42, 44, 79, 142; C.I. 에시드 레드 1, 8, 13, 14, 18, 26, 27, 35, 37, 42, 52, 82, 87, 89, 92, 97, 106, 111, 114, 115, 134, 186, 249, 254, 289; C.I. 에시드 블루 9, 29, 45, 92, 249; C.I. 에시드 블랙 1, 2, 7, 24, 26, 94; C.I. 푸드 옐로우 2, 3, 4; C.I. 푸드 레드 7, 9, 14; C.I. 푸드 블랙 1, 2를 들 수 있다.

상기 직접 염료로는, 예컨대, C.I. 다이렉트 옐로우 1, 12, 24, 26, 33, 44, 50, 120, 132, 142, 144, 86; C.I. 다이렉트 레드 1, 4, 9, 13, 17, 20, 28, 31, 39, 80, 81, 83, 89, 225, 227; C.I. 다이렉트 오렌지 26, 29, 62, 102; C.I. 다이렉트 블루 1, 2, 6, 15, 22, 25, 71, 76, 79, 86, 87, 90, 98, 163, 165, 199, 202; C.I. 다이렉트 블랙 19, 22, 32, 38, 51, 56, 71, 74, 75, 77, 154, 168, 171을 들 수 있다.

상기 염기성 염료로는, 예컨대, C.I. 베이직 옐로우 1, 2, 11, 13, 14, 15, 19, 21, 23, 24, 25, 28, 29, 32, 36, 40, 41, 45, 49, 51, 53, 63, 465, 67, 70, 73, 77, 87, 91; C.I. 베이직 레드 2, 12, 13, 14, 15, 18, 22, 23, 24, 27, 29, 35, 36, 38, 39, 46, 49, 51, 52, 54, 59, 68, 69, 70, 73, 78, 82, 102, 104, 109, 112; C.I. 베이직 블루 1, 3, 5, 7, 9, 21, 22, 26, 35, 41, 45, 47, 54, 62, 65, 66, 67, 69, 75, 77, 78, 89, 92, 93, 105, 117, 120, 122, 124, 129, 137, 141, 147, 155; C.I. 베이직 블랙 2, 8을 들 수 있다.

상기 반응성 염료로는, 예컨대, C.I. 리액티브 블랙 3, 4, 7, 11, 12, 17; C.I. 리액티브 옐로우 1, 5, 11, 13, 14, 20, 21, 22, 25, 40, 47, 51, 55, 65, 67; C.I. 리액티브 레드 1, 14, 17, 25, 26, 32, 37, 44, 46, 55, 60, 66, 74, 79, 96, 97; C.I. 리액티브 블루 1, 2, 7, 14, 15, 23, 32, 35, 38, 41, 63, 80, 95를 들 수 있다.

이들 염료의 중에서도, 바람직하게는 산성 염료 및 직접 염료를 사용할 수 있다.

상기 착색제의 상기 기록용 잉크에서의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 바람직하게는 5 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 5∼15 질량%이다. 상기 함량이 5 질량% 미만인 경우, 화상 밀도가 얇고, 명암이 때때로 없다. 15 질량% 초과인 경우, 상기 착색제의 분산 안정성을 확보하는 것이 어렵고, 노즐의 막힘이 쉽게 발생하며, 신뢰성이 때때로 악화된다.

- 습윤제 -

상기 습윤제는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예컨대, 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 테트라에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 폴리에틸렌 글리콜, 1,2,4-부탄트리올 및 1,2,6-헥산트리올을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용할 수 있다.

이들 중, 잉크의 수분 증발 속도를 늦추고 잉크의 토출 신뢰성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다는 점에서, 20℃ 및 60% RH의 조건 하에서, 평형 수분량이 25 질량% 이상인 다가 알콜이 바람직하다. 상기 다가 알콜 중에서도, 글리세린이, 수분 증발에 따라 점도가 급격히 상승하지만, 착색제의 응집을 억제하여 입자 지름이 커지는 것을 막는 효과가 있다는 점에서 특히 바람직하다.

상기 다가 알콜 중 하나가 글리세린이고, 상기 글리세린의 함량이 습윤제 전체량에 대해 50 질량% 이하인 것이 바람직하다.

상기 글리세린과 병용되는 습윤제로는 1,3-부탄디올이 바람직하다. 상기 1,3-부탄디올은 글리세린과 마찬가지로 평형 수분량이 높고 신뢰성이 높으며, 잉크가 토출되었을 때의 화소의 확대를 균일하게 하고, 색 물질을 지면 상에 더 유지시키는 효과가 높다. 글리세린은 신뢰성 향상 효과가 높지만, 이를 다량 첨가하는 경우, 화질이 악화되고, 수분 증발 후 점도가 과잉 상승하며, 토출 안정성도 악화되는 경우가 있다. 따라서, 상기 혼합 질량비는, 바람직하게는 1:5∼5:1, 더욱 바람직하게는 1:1∼4:1이다.

상기 습윤제의 상기 기록용 잉크에서의 함량은, 바람직하게는 10∼50 질량%, 더욱 바람직하게는 20∼35 질량%이다. 상기 함량이 낮은 경우, 잉크의 보존 안정성 및 토출 안정성이 악화되고, 노즐의 막힘이 쉽게 발생한다. 또한 습윤제의 함량이 지나치게 높은 경우, 건조성이 악화되며, 문자 및 색 경계의 블리딩이 발생하여 화질을 저하시킨다.

- 계면활성제 -

상기 계면활성제는 특별히 제한되는 것은 아니며, 착색제의 종류, 및 습윤제와, 수용성 유기 용제의 병용에 따르는 분산 안정성을 손상하지 않는 계면활성제로부터 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 잉크는 상기와 같은 높은 고형분 함량을 갖기 때문에, 고점도의 잉크를 종이에 침투시키기에는, 소수성 기 중에 탄소 사슬만을 갖는 계면활성제가 침투력이 불충분하다. 따라서, 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로부터 선택되는 적어도 1종이 적합이다. 이들 중, 불소계 계면활성제가 특히 바람직하다.

상기 불소계 계면활성제로는, 예컨대, 퍼플루오로알킬 설폰산 화합물, 퍼플루오로알킬 카르복실산 화합물, 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥시드 부가물, 및 퍼플루오로알킬 에테르 기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물을 들 수 있다. 이들 중, 퍼플루오로알킬 에테르 기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물은 포말성이 적고, 최근 문제시되고 있는 불소 화합물의 생체 내 축적성도 낮으며, 따라서 안전성이 높다는 점에서 특히 바람직하다.

상기 퍼플루오로알킬 설폰산 화합물로는, 예컨대 퍼플루오로알킬 설폰산 및 퍼플루오로알킬 설폰산 염을 들 수 있다.

상기 퍼플루오로알킬 카르복실산 화합물로는, 예컨대 퍼플루오로알킬 카르복실산 및 퍼플루오로알킬 카르복실산 염을 들 수 있다.

상기 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물로는, 예컨대 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 및 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 염을 들 수 있다.

상기 퍼플루오로알킬 에테르 기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물로는, 예컨대 퍼플루오로알킬 에테르 기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체, 퍼플루오로알킬 에테르 기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 황산 에스테르 염 및 퍼플루오로알킬 에테르 기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 염을 들 수 있다.

이들 불소계 계면활성제에 있어서의 염의 반대이온으로는 Li, Na, K, NH₄, NH₃CH₂CH₂OH, NH₂(CH₂CH₂OH)₂ 및 NH(CH₂CH₂OH)₃를 들 수 있다.

상기 불소계 계면활성제로서, 적절하게 합성된 것을 사용하거나 시판품을 사용할 수 있다.

상기 시판품으로는, 예컨대, Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, S-145(아사히 글라스 주식회사(Asahi Glass Co., Ltd.) 제조), Fullard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431(스미토모 쓰리엠 주식회사(Sumitomo 3M Ltd.) 제조), Megafac F-470, F1405, F-474(다이니폰 잉크 화학공업 주식회사(Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated) 제조), Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, UR(듀폰(DuPont) 제조), FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW(주식회사 네오스(Neos Corporation) 제조) 및 PF-151N(옴노바사(Omnova Inc.) 제조)을 들 수 있다. 이들 중, 양호한 인쇄 품질, 발색성 및 종이에 대한 균염성(均染性, evenly staining property)가 현저히 향상한다는 점에서 주식회사 네오스 제조의 FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW, 및 옴노바사 제조의 PF-151N이 특히 바람직하다.

상기 불소계 계면활성제의 구체예로서, 하기 화학식으로 표시되는 것이 바람직하다.

(1) 음이온성 불소계 계면활성제

상기 식 중, Rf는 하기 구조식으로 표시되는 불소 함유 소수성 기의 혼합물을 나타내고, A는 -SO₃X, -COOX 또는 -PO₃X(다만, X는 반대음이온이며, 구체적으로는 수소 원자, Li, Na, K, NH₄, NH₃CH₂CH₂OH, NH₂(CH₂CH₂OH)₂ 또는 NH(CH₂CH₂OH)₃를 들 수 있음)를 나타낸다.

다만, 상기 식 중, Rf'은 하기 구조식으로 표시되는 불소 함유 기를 나타낸다. X는 상기와 동일한 의미를 나타내고, n은 1 또는 2의 정수를 나타내며, m은 2-n을 나타낸다.

다만, n은 3∼10의 정수를 나타낸다.

상기 식 중, Rf' 및 X는, 상기와 동일한 의미이다.

상기 식 중, Rf' 및 X는 상기와 동일한 의미이다.

(2) 비이온성 불소계 계면활성제

상기 식 중, Rf는, 상기와 동일한 의미이고, n은 5∼20의 정수를 나타낸다.

상기 식 중, Rf'은 상기와 동일한 의미이고, n은 1∼40의 정수를 나타낸다.

(3) 양성 불소계 계면활성제

상기 식 중, Rf는 상기와 동일한 의미이다.

(4) 올리고머형 불소계 계면활성제

상기 식 중, Rf"은 하기 구조식으로 표시되는 불소 함유 기를 나타내고, n은 0∼10의 정수를 나타내며, X는 상기와 동일한 의미이다.

다만, n은 1∼4의 정수를 나타낸다.

다만, Rf"은 상기와 동일한 의미이고, l, m 및 n은 0∼10의 정수를 나타낸다.

상기 실리콘계 계면활성제는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예컨대, 측쇄 변성 폴리디메틸실록산, 양말단 변성 폴리디메틸실록산, 편말단 변성 폴리디메틸실록산 및 측쇄 양말단 변성 폴리디메틸실록산을 들 수 있다. 변성기로서 폴리옥시에틸렌기 또는 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌기를 갖는 것이 수계 계면활성제로서 양호한 성질을 나타내기 때문에 특히 바람직하다.

이러한 계면활성제로는 적절하게 합성된 것 또는 시판품을 사용할 수 있다.

상기 시판품으로는, 예컨대 빅 케미 주식회사(BYK Chemie GmbH), 신에츠 실리콘 주식회사(Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.) 및 다우 코닝 트레이 주식회사(Dow Corning Tray Co., Ltd.)로부터 용이하게 입수할 수 있다.

상기 불소계 계면활성제 및 실리콘계 계면활성제 이외에, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 및 아세틸렌 글리콜계 계면활성제를 사용할 수 있다.

상기 음이온성 계면활성제로는, 예컨대, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 아세트산 염, 도데실 벤젠 설폰산 염, 숙신산 에스테르 설폰산 염, 라우릴산 염 및 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 황산의 염을 들 수 있다.

상기 비이온성 계면활성제로는, 예컨대, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬아민 및 폴리옥시에틸렌 알킬아미드를 들 수 있다.

상기 양성 계면활성제로는, 예컨대, 라우릴 아미노프로피온산 염, 라우릴 디메틸베타인, 스테아릴 디메틸베타인, 라우릴 히드록시에틸베타인, 라우릴 디메틸아민 옥시드, 미리스틸 디메틸아민 옥시드, 스테아릴 디메틸아민 옥시드, 디히드록시에틸라우릴아민 옥시드, 폴리옥시에틸렌 야자유 알킬 디메틸아민 옥시드, 디메틸알킬 (야자) 베타인 및 디메틸라우릴 베타인을 들 수 있다.

이러한 계면활성제로는, 시판품으로서, 예컨대 닛코 케미칼즈 주식회사, 일본 에멀션 주식회사, 니혼 쇼쿠바이 주식회사, 도호 화학 주식회사, 카오 주식회사, 아데카 주식회사, 라이온 주식회사, 식나무유지 주식회사 및 산요 화성공업 주식회사로부터 용이하게 입수할 수 있다.

상기 아세틸렌 글리콜계 계면활성제로는, 예컨대, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올 및 3,5-디메틸-1-헥신-3-올을 들 수 있다. 상기 아세틸렌 글리콜계 계면활성제로는, 시판품으로서, 예컨대, 에어프로덕트(Air Products)사(미국)의 Surfynol 104, 82, 465, 485 및 TG을 들 수 있다.

상기 계면활성제는 이에 제한되는 것은 아니며, 단독으로 사용하거나 2 이상의 혼합물로 사용할 수 있다. 단독 계면활성제가 기록 액에 용이하게 용해되지 않는 경우, 상기 계면활성제는 또다른 계면활성제와 혼합하여 가용화시킴으로써 안정하게 존재할 수 있다.

이들 계면활성제의 중에서도, 하기 구조식 (1)∼(5)으로 표시되는 비이온계 계면활성제가 적합이다.

R¹-O-(CH₂CH₂O)_h-R² ···구조식 (1)

상기 구조식 (1)에서, R¹은 분지쇄 또는 비분지쇄형 C6-14 알킬기, 또는 분지쇄 또는 비분지쇄형 C6-14 퍼플루오로알킬기를 나타내고; R²는 수소 원자, 또는 분지쇄 또는 비분지쇄형 C1-4 알킬기를 나타내며; h는 5∼20의 정수를 나타낸다.

R¹-COO-(CH₂CH₂O)_h-R² ···구조식 (2)

상기 구조식 (2)에서, R¹은 분지쇄 또는 비분지쇄형 C6-14 알킬기를 나타내고; R²는 수소 원자, 또는 분지쇄 또는 비분지쇄형 C1-4 알킬기를 나타내며; h는 5∼20의 정수를 나타낸다.

···구조식 (3)

상기 구조식 (3)에서, R³는 탄화수소기를 나타내고, 예컨대, 분지쇄 또는 비분지쇄형 C6-14 알킬기를 들 수 있으며; k는 5∼20의 정수를 나타낸다.

···구조식 (4)

상기 구조식 (4)에서, R⁴는 탄화수소기를 나타내고, 예컨대, 분지쇄 또는 비분지쇄형 C6-14 알킬기를 나타내며; L은 5∼10의 정수, p은 5∼20의 정수를 나타낸다. 프로필렌 글리콜 사슬 및 에틸렌 글리콜 사슬은 블록 중합 또는 랜덤 중합을 거칠 수 있다.

···구조식 (5)

상기 구조식 (5)에서, q 및 r는 5∼20의 정수를 나타낸다.

상기 기록용 잉크 중 상기 계면활성제의 함량은, 바람직하게는 0.01∼5.0 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼2 질량%이다. 상기 함량이 0.01 질량% 미만인 경우, 계면활성제를 첨가한 효과가 때때로 상실된다. 5 질량%를 초과하는 경우, 기록 매체로의 침투성이 필요 이상으로 높게 되고, 화상 밀도의 저하나 베어남이 때때로 발생한다.

- 수분산성 수지 -

상기 수분산성 수지는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있지고, 예컨대, 축합 합성 수지, 부가 합성 수지 및 천연 거대분자 화합물을 들 수 있다.

상기 축합 합성 수지로는, 예컨대, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 수지 및 실리콘 수지를 들 수 있다. 상기 부가 합성 수지로는, 예컨대, 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐 알콜계 수지, 폴리비닐 에스테르계 수지, 폴리아크릴산계 수지 및 불포화 카르복실산계 수지를 들 수 있다. 상기 천연 거대분자 화합물로는, 예컨대, 셀룰로오스류, 로진류 및 천연 고무를 들 수 있다.

상기 수분산성 수지는 동족중합체로서 사용하거나 공중합체로서 복합 수지로 사용할 수 있다. 단상 구조형(single phase type), 코어 쉘형(core shell type), 동력 공급형 및 에멀션 중 임의의 것을 사용할 수 있다.

상기 수분산성 수지로서, 수지 자신이 친수기를 갖고 자기 분산성을 갖는 것 및 수지 자신은 분산성을 갖지 않고 계면활성제나 친수기를 갖는 수지에 의해 분산성을 부여받은 것을 사용할 수 있다. 이들 중, 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 수지의 이오노머, 및 불포화 단량체의 유화 및 현탁 중합에 의해서 얻어진 수지 입자의 에멀션이 최적이다. 불포화 단량체의 유화 중합의 경우에는, 불포화 단량체, 중합 개시제 및 계면활성제, 사슬전달제, 킬레이트제, pH 조정제가 첨가된 물에서 반응시켜 수지 에멀션을 얻기 때문에, 용이하게 수분산성 수지를 얻을 수 있고, 수지 구성이 용이하게 바뀌기 때문에 원하는 성질이 쉽게 조성된다.

상기 불포화 단량체로서, 예컨대, 불포화 카르복실산류, (메트)아크릴산 에스테르 단량체류, (메트)아크릴산 아미드 단량체류, 방향족 비닐 단량체류, 비닐 시안 화합물 단량체류, 비닐 단량체류, 알릴 화합물 단량체류, 올레핀 단량체류, 디엔 단량체류, 불포화 탄소를 갖는 올리고머류를 단독으로 사용하거나 2 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 상기 단량체들을 배합시킴으로써, 유연하게 성질을 개질하는 것이 가능하다. 올리고머형 중합 개시제를 이용하여 중합 반응 및 그라프트 반응을 수행함으로써 수지의 특성을 개질할 수도 있다.

상기 불포화 카르복실산류로는, 예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산을 들 수 있다.

상기 단일 작용성 (메트)아크릴산 에스테르류로는, 예컨대, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, 이소아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 옥타데실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 메타크릴옥시에틸트리메틸 암모늄 염, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 및 아크릴옥시에틸트리메틸 암모늄 염을 들 수 있다.

상기 다작용성 (메트)아크릴산 에스테르류로는, 예컨대, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 2,2'-비스(4-메타크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 2,2'-비스(4-아크릴옥시프로필옥시페닐)프로판, 2,2'-비스(4-아크릴옥시디에톡시페닐)프로판 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리아크릴레이트, 테트라메틸올 메탄 트리아크릴레이트, 디트리메틸올 테트라아크릴레이트, 테트라메틸올 메탄 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트를 들 수 있다.

상기 (메트)아크릴산 아미드 단량체류로는, 예컨대, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 메틸렌비스아크릴아미드 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산을 들 수 있다.

상기 방향족 비닐 단량체류로는, 예컨대, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐 톨루엔, 4-t-부틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐 아니솔, 비닐 나프탈렌 및 디비닐 벤젠을 들 수 있다.

상기 비닐 시안 화합물 단량체류로는, 예컨대, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴을 들 수 있다.

상기 알릴 화합물 단량체류로는, 예컨대 알릴 설폰산 또는 그의 염, 알릴아민, 알릴 클로라이드, 디알릴아민 및 디알릴디메틸 암모늄 염을 들 수 있다.

상기 올레핀 단량체류로는, 예컨대, 에틸렌 및 프로필렌을 들 수 있다.

상기 디엔 단량체류로는, 예컨대, 부타디엔 및 클로로프렌을 들 수 있다.

상기 비닐 단량체류로는, 예컨대, 초산비닐, 염화비닐리덴, 염화비닐, 비닐 에테르, 비닐 케톤, 비닐 피롤리든, 비닐 설폰산 및 이의 염, 비닐 트리메톡시실란 및 비닐 트리에톡시실란을 들 수 있다.

상기 불포화 탄소를 갖는 올리고머류로는, 예컨대, 메타크릴로일기를 갖는 스티렌 올리고머, 메타크릴로일기를 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 올리고머, 메타크릴로일기를 갖는 메틸 메타크릴레이트 올리고머, 메타크릴로일기를 갖는 디메틸실록산 올리고머 및 아크릴로일기를 갖는 폴리에스테르 올리고머를 들 수 있다.

상기 수분산성 수지에는, 강알카리성 또는 강산성 조건 하에서 분산 파괴 및 가수분해에 의해 분자 사슬이 단열된다. 따라서, 이의 pH는 4∼12인 것이 바람직하며, 특히 수분산성 착색제와의 혼화성의 점에서 pH는, 바람직하게는 6∼11, 더욱 바람직하게는 7∼9이다.

상기 수분산성 수지의 입자 지름은 분산액의 점도와 연관되며, 동일한 조성에서 입자 지름이 작아질수록 동일 고형분 함량에서의 점도가 커진다. 잉크 제조 시에 지나친 높은 점도를 형성하지 않기 위해, 수분산성 수지의 평균 입자 직경은 50 nm 이상인 것이 바람직하다. 입자 지름이 수십 μm인 경우, 상기 입자는 잉크젯 헤드의 노즐구보다 커지기 때문에 사용할 수 없다. 입자 직경이 노즐구보다 작더라도 입자 직경이 큰 입자가 잉크 중에 존재하면 토출성이 악화되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 잉크 토출성을 저해시키지 않기 위해, 평균 입자 직경은, 바람직하게는 500 nm 이하, 더욱 바람직하게는 150 nm 이하이다.

상기 수분산성 수지는, 상기 수분산상 착색제를 지면에 정착시키는 작용을 하고, 상온에서 막을 형성하여 착색제의 정착성을 향상시키는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 수분산성 수지의 최저 막형성 온도(MFT)는 상온 이하, 더욱 바람직하게는 20℃ 이하이다.

상기 수분산성 수지의 유리 전이 온도가 -40℃ 이하인 경우, 수지막의 점성이 강하게 되고 인쇄물에 태크(tack)가 유발된다. 유리 전이 온도가 -30℃ 이상인 수분산성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기록용 잉크 중 상기 수분산성 수지의 함량은, 고형분 함량으로서 바람직하게는 4∼27 질량%, 더욱 바람직하게, 8∼20 질량%이다.

- 침투제 -

침투제로서, 20℃의 물에서 용해도가 0.2∼5.0 질량%인 폴리올 화합물의 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 폴리올 화합물로는 지방족 디올, 예컨대 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 3,3-디메틸-1,2-부탄디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 5-헥센-1,2-디올 및 2-에틸-1,3-헥산디올을 들 수 있다.

이들 중, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이 특히 바람직하다.

그 밖의 병용할 수 있는 침투제로는, 잉크 중에 용해되고 원하는 물성으로 조정될 수 있는 것이면 특히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예컨대, 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 모노알릴 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 테트라에틸렌 글리콜 클로로페닐 에테르의 다가 알콜의 알킬 및 아릴 에테르류 및 에탄올과 같은 저급 알콜류를 들 수 있다.

상기 잉크 중 상기 침투제의 함량은 0.1∼4.0 질량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 질량% 미만인 경우, 속건성(quick-drying property)을 얻지 않아 때때로 블리딩된 화상을 형성한다. 4.0 질량%을 초과하는 경우, 착색제의 분산 안정성이 손상되고, 노즐 막힘이 쉽게 유발되며, 기록 매체로의 침투성이 필요 이상으로 높게 되고, 화상 밀도의 저하 및 베어남이 때때로 발생한다.

상기 그 밖의 성분은 특별히 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예컨대, pH 조정제, 방부방미제(防腐防黴劑), 킬레이트 시약, 방청제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 산소흡수제 및 광안정화제를 들 수 있다.

상기 pH 조정제로는, 조합되는 기록용 잉크에 악영향을 미치게 않고 pH를 원하는 값으로 조정할 수 있는 것이면 특히 제한은 없고, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 예컨대, 알콜 아민류, 알칼리 금속 수산화물, 암모늄 수산화물, 포스포늄 수산화물 및 알칼리 금속 탄산염을 들 수 있다.

상기 알콜 아민류로는, 예컨대, 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민 및 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올을 들 수 있다.

상기 알칼리 금속 원소의 수산화물로는, 예컨대, 수산화리튬, 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 들 수 있다.

상기 암모늄 수산화물로는, 예컨대, 수산화암모늄, 제4급 암모늄 수산화물 및 제4급 포스포늄 수산화물을 들 수 있다.

상기 알칼리 금속의 탄산염으로는, 예컨대, 탄산리튬, 탄산나트륨 및 탄산칼륨을 들 수 있다.

상기 방부방미제로는, 예컨대, 데히드로아세트산나트륨, 소르브산나트륨, 2-피리딘티올-1-옥시드나트륨, 벤조산나트륨 및 펜타클로로페놀나트륨을 들 수 있다.

상기 킬레이트 시약으로는, 예컨대, 에틸렌디아민사아세트산나트륨, 니트릴로트리아세트산나트륨, 히드록시에틸에틸렌디아민삼아세트산나트륨, 디에틸렌트리아민오초산나트륨 및 우라밀이아세트산나트륨을 들 수 있다.

상기 방청제로는, 예컨대, 산성아황산염, 티오황산나트륨, 티오디글리콜산 암모늄, 질산디이소프로필암모늄, 사질산펜타에리트리톨 및 질산디시클로헥실암모늄을 들 수 있다.

상기 산화방지제로는, 예컨대, 페놀계 산화방지제(힌더드(hindered) 페놀계 산화방지제 포함), 아민계 산화방지제, 황계 산화방지제 및 인계 산화방지제를 들 수 있다.

상기 페놀계 산화방지제(힌더드 페놀계 산화방지제 포함)로는, 예컨대, 부틸화 히드록시아니솔, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 스테아릴-β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 2,2'-메틸렌 비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌 비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴 비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 3,9-비스[1,1-디메틸-2-[β-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸]-2,4,8,10-테트라익사스피로[5,5]운데칸, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄을 들 수 있다.

상기 아민계 산화방지제로는, 예컨대, 페닐-β-나프틸아민, α-나프틸아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, 페노티아진, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 2,6-디-tert-부틸페놀, 2,4-디메틸-5-tert-부틸-페놀, 부틸 히드록시아니솔, 2,2'-메틸렌 비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴 비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-tert-부틸-4-디히드록시페닐)프로피오네이트]메탄 및 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄을 들 수 있다.

상기 황계 산화방지제로는, 예컨대, 디라우릴 3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴 티오디프로피오네이트, 라우릴 스테아릴 티오디프로피오네이트, 디미리스틸 3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴 β,β'-티오디프로피오네이트, 2-메르캅토벤즈이미다졸 및 디라우릴 설파이드를 들 수 있다.

상기 인계 산화방지제로는, 트리페닐 포스파이트, 옥타데실 포스파이트, 트리이소데실 포스파이트, 트리라우릴 트리티오포스파이트 및 트리노닐페닐 포스파이트를 들 수 있다.

상기 자외선 흡수제로는, 예컨대, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 살리실산계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 및 니켈 착염계 자외선 흡수제를 들 수 있다.

상기 벤조페논계 자외선 흡수제로는, 예컨대, 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-도데실옥시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논 및 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논을 들 수 있다.

상기 벤조트리아졸계 자외선 흡수제로는, 예컨대, 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥톡시페닐)벤조트리아졸 및 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸을 들 수 있다.

상기 살리실산계 자외선 흡수제로는, 예컨대, 페닐 살리실레이트, p-tert-부틸페닐 살리실레이트 및 p-옥틸페닐 살리실레이트를 들 수 있다.

상기 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제로는, 예컨대, 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐 아크릴레이트, 메틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐) 아크릴레이트 및 부틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐) 아크릴레이트를 들 수 있다.

상기 니켈 착염계 자외선 흡수제로는, 예컨대, 니켈 비스(옥틸페닐) 설파이드, 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸펠레이트)-n-부틸아민 니켈(Ⅱ), 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸펠레이트)-2-에틸헥실아민 니켈(Ⅱ) 및 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸펠레이트) 트리에탄올아민 니켈(Ⅱ)을 들 수 있다.

본 발명의 기록용 잉크는 적어도 무기 안료 입자를 유기 안료 또는 카본 블랙으로 피복하여 얻게 되는 색 물질 입자, 적어도 상기 구조식 1 또는 2로 표시되는 분산제, 불소계 계면활성제, 수용성 용매 또는 물을 함유하고, 상기 중합체 입자, pH 조정제, 및 필요에 따라, 그 밖의 성분을 수성 매체 중에 분산 또는 용해시키고, 필요에 따라 교반 혼합하여 제조한다. 상기 분산은 샌드 밀(sand mill), 균질기, 볼 밀(ball mill), 페인트 쉐이커(paint shaker) 및 초음파 분산기를 사용하여 수행할 수 있다. 교반 혼합은 통상의 교반 날개를 이용한 통상의 교반기, 자석 교반기 및 고속 분산기를 이용하여 수행할 수 있다.

본 발명에서, 기록용 잉크의 pH는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, pH가 7∼11인 것이 바람직하다. 상기 pH가 지나치게 낮은 경우, 헤드와 같이 잉크가 접촉하는 금속 부재를 용해시키기 매우 쉽다. 상기 pH가 너무 높은 경우, 유리 부재 및 수지 부재를 용해시키기 매우 쉽다. 금속 부재를 사용하는 경우, 약산성 영역에서 상기 부재가 천천히 용해되기 쉽고, 장기적으로 문제가 발생하기 쉽다. 따라서 약알칼리 영역이 바람직하다. 또한, 많은 염료 및 안료가 음이온성이기 때문에, 이온이 해리되기 쉬운 알칼리 영역에서 안정적으로 용해되거나 분산된다는 이점이 있다.

본 발명의 기록용 잉크의 착색은 특히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙을 들 수 있다. 이들의 착색을 2종 이상 병용한 잉크 셋트를 사용하여 기록함으로써 다색 화상을 형성할 수 있다. 모든 색을 병용한 잉크 셋트를 사용하여 기록함으로써, 풀 컬러(full color) 화상을 형성할 수 있다.

본 발명의 기록용 잉크는 잉크젯 헤드로서, 잉크 유로 내에 잉크를 가압하는 압력 발생 수단으로서 압전 소자를 이용하여 잉크 유로의 벽면을 형성하는 진동판을 변형시켜 잉크 유로 내 용적을 변화시켜 잉크 방울을 토출시키는 소위 압전형 잉크젯 헤드(특개평 2-51734호 공보 참조), 혹은, 발열 저항체를 이용하여 잉크 유로 내에서 잉크를 가열하여 기포를 발생시키는 소위 열 잉크젯 헤드(특개소 61-59911호 공보 참조), 또는 잉크 유로의 벽면을 형성하는 진동판과 전극을 대향 배치하고 진동판과 전극과의 사이에 발생시키는 정전력에 의해 잉크 유로 내 용적을 변화시켜 잉크를 토출시키는 정전기형 잉크젯 헤드(특개평 06-71882호 공보 참조)와 같은 임의의 잉크젯 헤드가 탑재된 프린터에도 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명의 기록용 잉크는 다양한 분야에서 적합하게 사용할 수 있고, 잉크젯 기록 방식에 의한 화상 형성 장치(프린터 등)에 있어서 적합하게 사용할 수 있는데, 예컨대, 인쇄 중, 전 또는 후에 피기록 용지 및 상기 기록용 잉크를 50∼200℃로 가열하여, 인쇄 정착을 촉진하는 기능을 갖는 프린터에 사용할 수도 있으며, 이하의 본 발명의 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법에 특히 적합하게 사용할 수 있다.

(잉크 카트리지)

본 발명의 잉크 카트리지는 용기, 및 그 용기에 수용되는 기록용 잉크를 함유하고, 또한 필요한 경우 적절하게 선택된 그 밖의 부재를 함유한다.

상기 용기는 특별히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 그 형상, 구조, 크기 및 재질을 적절하게 선택할 수 있다. 이의 예로는, 플라스틱 용기, 및 알루미늄 라미네이트 필름 또는 수지 필름에 의해 형성된 잉크 백(bag)을 갖는 것을 들 수 있다.

이어서, 잉크 카트리지에 관해서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 4는 본 발명의 잉크 카트리지의 일례를 도시한 도면이며, 도 5는 잉크 카트리지의 케이스(외장)를 포함하는 도이다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 잉크 카트리지(200)에서 잉크 주입구(242)로부터 잉크 백(241) 내에 잉크는 충전되고, 배기한 후, 상기 잉크 주입구(242)는 융착에 의해 폐쇄된다. 사용시에는, 고무 부재로 이루어지는 잉크 배출구(243)에 장치 본체에 장착된 바늘을 찔러 잉크를 공급한다.

잉크 백(241)은 투기성(透氣性)이 없는 알루미늄 라미네이트 필름과 같은 포장 부재로 형성되어 있다. 이 잉크 백(241)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 통상, 플라스틱으로 제조된 카트리지 케이스(244) 내에 수용되고, 각종 잉크젯 기록 장치에 착탈가능하게 장착되어 사용된다.

본 발명의 잉크 카트리지는 본 발명의 상기 기록용 잉크(잉크 셋트)를 수용하여, 각종 잉크젯 기록 장치에 착탈가능하게 장착되어 사용되고, 후술하는 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 착탈가능하게 장착되여 사용되는 것이 특히 바람직하다.

(잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법)

본 발명의 잉크젯 기록 장치는 잉크 토출 수단을 적어도 함유하고, 또한 필요에 따라 적절하게 선택된 그 밖의 수단, 예컨대 자극 발생 수단 및 제어 수단을 함유한다.

본 발명의 잉크젯 기록 방법은 잉크 토출 단계를 적어도 포함하고, 또한 필요에 따라 적절하게 선택된 그 밖의 단계, 예컨대 자극 발생 단계 및 제어 단계를 포함한다.

본 발명의 잉크젯 기록 방법은 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 의해 적합하게 실시할 수 있고, 상기 잉크 토출 단계는 상기 잉크 토출 수단에 의해 적합하게 수행할 수 있으며, 상기 그 밖의 단계는 상기 언급한 그 밖의 수단에 의해 적합하게 수행할 수 있다.

- 잉크 토출 단계 및 잉크 토출 수단 -

상기 잉크 토출 단계는 상기 본 발명의 기록용 잉크에 자극을 인가하여 상기 기록용 잉크를 토출시켜 화상을 형성하는 단계이다.

상기 잉크 토출 수단은 상기 본 발명의 기록용 잉크에 자극을 인가하여 상기 기록용 잉크를 토출시켜 화상을 형성하는 수단이다. 상기 잉크 토출 수단은 특별히 제한되는 것은 아니다. 이의 예로는 잉크젯 인쇄용의 다양한 노즐을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 액실부, 유체저항부, 진동판 및 노즐 부재의 적어도 일부가 규소 및 니켈의 적어도 어느 하나를 포함하는 재료로부터 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 잉크젯 노즐의 노즐 직경은 30 μm 이하가 바람직하며, 1∼20 μm가 더욱 바람직하다.

또한, 상기 장치는 잉크젯 헤드 상에 잉크를 공급하기 위한 서브탱크를 지니고, 상기 서브탱크에 잉크 카트리지로부터 공급튜브를 통해 잉크가 보충되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 자극은, 예컨대, 상기 자극 발생 수단에 의해 발생시킬 수 있다. 상기 자극은 특히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 이의 예로는 열, 압력, 진동 및 빛을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다. 이들 중, 열 및 압력이 적합할 수 있다.

상기 자극 발생 수단으로는, 예컨대, 가열 장치, 가압 장치, 압전 소자, 진동 발생 장치, 초음파 발진기 및 라이트를 들 수 있다. 구체적으로는, 자극 발생 수단의 예로는 압전 소자와 같은 압전 작동기, 발열 저항체와 같은 전기 열변환 소자를 이용하여 액체의 막비등에 의한 상변화를 이용하는 열작동기(thermal actuator), 온도 변화에 의한 금속 상변화를 이용하는 형상 기억 합금 작동기 및 정전기력을 이용하는 정전기 작동기를 들 수 있다.

상기 기록용 잉크의 토출 형태는 특히 제한되는 것은 아니며, 상기 자극에 따라 다르고, 상기 자극이 '열'인 경우, 기록 헤드 내의 상기 기록용 잉크에 기록 신호에 대응한 열에너지를 열 헤드(thermal head)를 이용하여 부여하여, 상기 열에너지에 의해 상기 기록용 잉크에 기포를 발생시키고, 상기 기포의 압력에 의해 상기 기록 헤드의 노즐 구멍으로부터 상기 기록용 잉크를 액적으로서 토출분사시키는 방법을 들 수 있다. 상기 자극이 '압력'인 경우, 기록 헤드 내의 잉크 유로 내에 있는 압력실이라고 불리는 위치에 접착된 압전 소자에 전압을 인가함으로써 압전 소자가 휘고, 압력실의 용적이 축소하여 상기 기록 헤드의 노즐 구멍으로부터 상기 기록용 잉크를 액적으로 토출분사시키는 방법을 들 수 있다.

상기 토출되는 기록용 잉크의 액적은 크기가 바람직하게는 2∼40 pl이고, 토출분사 속도가 바람직하게는 6∼20 m/s이며, 그 구동주파수가 바람직하게는 1 kHz 이상이고, 그 해상도가 바람직하게는 300 dpi 이상이다.

노즐 근방에서의 수분 증발이 30%를 넘기 전에, 인쇄 영역 또는 비인쇄영역에 잉크를 토출시키는 것이 바람직하다.

상기 제어 수단으로는, 각 수단의 움직임을 제어할 수 있는 한 특별한 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 이의 예로는 시퀀서(sequencer) 및 컴퓨터와 같은 기기를 들 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치에 의해 본 발명의 잉크젯 기록 방법을 실시하는 하나의 형태는 도면을 참조하면서 설명하게 된다. 도 6에 도시하는 잉크젯 기록 장치는 장치 본체(101)와, 상기 장치 본체(101)에 장착한 용지를 장전하기 위한 급지트레이(102)와, 장치 본체(101)에 장착되어 화상이 기록(형성)된 용지를 축적하기 위한 배지트레이(103)와, 잉크 카트리지 장전부(104)를 갖는다. 잉크 카트리지 장전부(104)의 상면에는, 조작키 및 표시기와 같은 조작부(105)가 배치되어 있다. 잉크 카트리지 장전부(104)는 잉크 카트리지(201)의 탈착을 위한 개폐가능한 정면 커버(115)를 갖고 있다. 도 6에서, 참조 번호 (111) 및 (112)는 각각 상기 장치의 위커버 및 전면을 나타낸다.

도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 도시를 생략하고 있는 좌우의 측판에 가로걸쳐 놓은 가이드 부재인 가이드로드(131)와 스테이(132)에 의해 캐리지(133)가 주 스캔 방향으로 자유롭게 미끄럼 이동하고, 주 스캔 모터(도시되지 않음)에 의해 도 8의 화살표 방향으로 이동 및 스캔한다.

캐리지(133)에는, 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 블랙(B)과 같은 각 색의 기록용 잉크 방울을 토출하는 4개의 잉크젯 기록용 헤드로 이루어지는 기록 헤드(134)가, 복수의 잉크 토출구가 주 스캔 방향과 교차하는 방향으로 배열되고 잉크 토출 방향이 아래쪽으로 향하도록 장착되어 있다.

기록 헤드(134)를 구성하는 잉크젯 기록용 헤드로서, 압전 소자와 같은 압전 작동기, 발열 저항체와 같은 전기 열변환 소자를 이용하여 액체의 막비등에 의한 상변화를 이용하는 열 작동기, 온도 변화에 의한 금속상 변화를 이용하는 형상 기억 합금 작동기, 정전기력을 이용하는 정전기 작동기를 기록용 잉크를 토출하기 위한 에너지 발생 수단으로서 구비한 것을 사용할 수 있다.

캐리지(133)에는 각 색의 잉크를 공급하기 위한 각 색의 서브탱크(135)가 탑재되어 있다. 서브탱크(135)에는, 도시하지 않는 기록용 잉크 공급 튜브를 통해, 잉크 카트리지 장전부(105)에 장전된 본 발명의 잉크 카트리지(201)로부터 본 발명의 상기 기록용 잉크가 공급된다.

한편, 급지트레이(102)의 용지적재부(압판)(141) 상에 적재한 용지(142)를 급지하기 위한 급지부로서, 용지적재부(141)로부터 용지를 1장씩 분리급송하는 반월형 롤러(급지롤러(143)) 및 급지롤러(143)에 대향하여 마찰계수가 큰 재질로 이루어지는 분리패드(144)를 갖추고, 이 분리패드(144)는 급지롤러(143) 측에 압박되어 있다.

이 급지부에서 급지된 용지를 기록 헤드(134) 하측에 공급하기 위한 공급부로서, 용지(142)를 정전 흡착하여 공급하기 위한 공급벨트(151)와, 급지부에서 가이드(145)를 통해 이송되는 용지(142)를 공급벨트(151)와의 사이에 끼워 공급하기 위한 카운터롤러(152)와, 대략 수직 상측으로 이송되는 용지를 대략 90°방향 전환시켜 공급벨트(151) 상에서 공급하기 위한 공급가이드(153)와, 푸싱 부재(154)에 의해 공급벨트(151)측으로 압박되는 선단 가압 롤러(155)가 구비되어 있다. 또한, 공급벨트(151) 표면을 대전시키기 위한 대전 수단인 대전 롤러(156)가 구비되고 있다.

공급벨트(151)는 무단형 벨트(endless belt)이며, 공급롤러(157)와 장력롤러(158)와의 사이에 위치하고, 벨트 공급 방향으로 회전할 수 있다. 이 공급벨트(151)는, 예컨대, 저항 제어를 하고 있지 않은 두께 40 μm 정도의 수지재, 예컨대, 테트라플루오로에틸렌과 에틸렌의 공중합체로 형성된 용지 흡착면인 표층과, 이 표층과 동재질로써 카본에 의해 저항 제어 처리한 이면층(중간저항층, 어스층(earth layer))을 갖고 있다. 공급벨트(151)의 이면에는, 기록 헤드(134)에 의한 인쇄 영역에 대응하는 가이드 부재(161)가 배치되어 있다. 또, 기록 헤드(134)로 기록된 용지(142)를 배지하기 위한 종이 배출부로서, 공급벨트(151)로부터 용지(142)를 분리하기 위한 분리조(separation nail)(171)와, 배지롤러(172) 및 반월형 배지롤러(173)가 구비되고 있다. 배지롤러(172)의 아래쪽으로 배지트레이(103)가 배치되어 있다.

본체(101)의 배면부에는, 양면 급지 수단(181)이 착탈가능하게 장착되어 있다. 양면 급지 수단(181)은, 공급벨트(151)의 역회전방향으로 복귀되는 용지(142)를 받아들이고, 상기 용지(142)를 반전시키며, 재차 카운터롤러(152)와 공급벨트(151)와의 사이에 급지한다. 양면 급지 수단(181)의 상면에는 수동 급지부(182)가 설치된다.

이 잉크젯 기록 장치에 있어서는, 급지부에서 용지(142)가 1장씩 분리급지되고, 대략 수직 상측으로 급지된 용지(142)는 가이드(145)에 의해 안내되며, 공급벨트(151)와 카운터롤러(152)와의 사이에 끼워져 공급된다. 또한, 상기 용지의 선단은 공급가이드(153)에 의해 안내되고 선단 가압 반월형 롤러(155)에서 공급벨트(151) 상에 압박되며, 대략 90°로 공급방향이 전환된다.

이 때, 대전롤러(156)에 의해서 공급벨트(157)가 대전되어 있고, 용지(142)는 정전흡착되어 공급된다. 캐리지(133)를 이동시키면서 화상신호에 따라서 기록 헤드(134)를 구동함으로써 정지하고 있는 용지(142)에 잉크 방울을 토출하여 한 행을 기록하고, 용지(142)를 소정량 공급한 후, 다음 행을 기록한다. 기록 종료 신호 또는 용지(142)의 후단이 기록 영역에 도달하였다는 신호를 받는 것에 의해, 기록 작동을 종료하고, 용지를 배지트레이(103)에 배지한다.

서브탱크(135) 내의 기록용 잉크의 소진 근접점이 검지되는 경우, 잉크 카트리지(201)로부터 소정량의 기록용 잉크가 서브탱크(135)에 공급된다.

이 잉크젯 기록 장치에는, 본 발명의 잉크 카트리지(201) 중 기록용 잉크를 다 쓴 경우, 잉크 카트리지(201)의 케이스를 분해하여 내부의 잉크 백만을 교환할 수 있다. 잉크 카트리지(201)가 수직 배치로 전면 장전되는 구성인 경우에도, 안정되게 기록용 잉크를 공급할 수 있다. 따라서, 장치 본체(101)의 상측이 막혀 설치되어 있는 경우, 예컨대, 랙(rack) 내에 수용되거나, 혹은 본체(101)의 상면에 물건이 설치되어 있는 경우에도, 잉크 카트리지(201)의 교환을 용이하게 행할 수 있다.

여기서, 본 발명의 기록용 잉크를 캐리지가 스캔하는 직렬형(셔틀형(shuttle type)) 잉크젯 기록 장치에 적용한 예로 설명했지만, 라인형 헤드를 갖춘 라인형 잉크젯 기록 장치에도 마찬가지로 상기 기록용 잉크를 적용할 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 방식에 의한 각종 기록에 적용할 수 있어, 예컨대, 잉크젯 기록용 프린터, 팩시밀리 장치, 복사 장치, 프린터/팩시밀리/코피어(copia) 복합기 등에 적합하게 적용할 수 있다.

(잉크 기록물)

본 발명의 잉크 기록물은 본 발명의 잉크젯 기록 방법에 따라 잉크젯 기록 장치에 의해 기록된다. 본 발명의 잉크 기록물은 기록 매체 상에 본 발명의 상기 기록용 잉크를 이용하여 형성된 화상을 갖게 된다.

상기 기록 매체는 특히 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 이의 예로는 보통지, 광택지, 특수지, 천, 필름, OHP 시트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다. 이들 중, 상기 기록 매체로서, 스테키히트 사이즈도가 3초 이상인 것이 바람직하다.

상기 잉크 기록물은 고화질로서 블리딩이 없고, 시간 경과 안정성이 우수하며, 각종의 인쇄 또는 화상이 기록된 서류로서 각종 소정의 용도에 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명에 따라, 종래 문제를 해결할 수 있고, 기록용 잉크 중 착색제 및 수분산성 수지의 고형분 함량을 높이고 수분산성 수지의 고형분 함량을 색 물질에 대해 최적화하여 침투성을 확보함으로써, 높은 발색성과 화질 및 신뢰성을 확보할 수 있고, 잉크젯 기록에 알맞은 기록용 잉크, 및 상기 기록용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실험 1에 있어서의 채도와 잉크 고형분 함량과의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 2는 실험 2에 있어서의 수분 증발율과 점도 상승율과의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 3은 실험 2에 있어서의 수분 증발율과 입도 변화의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 잉크 카트리지의 일례를 도시하는 개략도이다.

도 5는 도 4의 잉크 카트리지와 케이스(외부 팩킹)을 도시하는 개략도이다.

도 6는 잉크 카트리지 장전부의 커버가 개방되어 있는 잉크젯 기록 장치를 도시하는 사시 설명도이다.

도 7은 잉크젯 기록 장치의 전체 구성을 설명하는 개략 구성도이다.

도 8은 본 발명의 용도에 대한 잉크젯 헤드의 일례를 도시하는 확대 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(제조예 1)

- 중합체 용액 A의 제조 -

기계식 교반기, 온도계, 질소 기체 도입관, 환류관 및 적하 깔때기를 갖춘 1 L의 플라스크 내를 충분히 질소 기체로 치환한 후, 스티렌 11.2 g, 아크릴산 2.8 g, 라우릴 메타크릴레이트 12.0 g, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 4.0 g, 스티렌 거대분자 4.0 g 및 메르캅토에탄올 0.4 g을 혼합하고, 65℃로 가열하였다.

이후, 스티렌 100.8 g, 아크릴산 25.2 g, 라우릴 메타크릴레이트 108.0 g, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 36.0 g, 히드록실에틸 메타크릴레이트 60.0 g, 스티렌 거대분자 36.0 g, 메르캅토에탄올 3.6 g, 아조비스메틸 발레로니트릴 2.4 g 및 메틸 에틸 케톤 18 g의 혼합 용액을 2.5 시간에 걸쳐 플라스크 내에 적하하였 다. 적하 후, 아조비스메틸 발레로니트릴 0.8 g 및 메틸 에틸 케톤 18 g의 혼합 용액을 0.5 시간에 걸쳐 플라스크 내에 적하하였다. 65℃에서 1시간 동안 숙성시킨 후, 아조비스메틸 발레로니트릴 0.8 g을 첨가하고, 플라스크 내 혼합물을 추가 1 시간 동안 숙성시켰다. 반응 종료 후, 플라스크 내에 메틸 에틸 케톤 364 g을 첨가하여 농도가 50 질량%인 중합체 용액 A 800 g을 제조하였다.

- 안료 함유 중합체 입자 수분산체의 제조 -

이후, 얻어진 중합체 용액 A 28 g, C.I. 안료 레드 122 42 g, 1 mol/L의 수산화칼륨 수용액 13.6 g, 메틸 에틸 케톤 20 g 및 이온 교환수 13.6 g을 충분히 교반한 후, 롤 밀을 이용하여 혼련하였다. 생성된 페이스트를 순수한 물 200 g에 투입하고, 롤 밀을 이용하여 충분히 교반한 후, 증발기를 이용하여 메틸 에틸 케톤을 증발시켜, 이로써 안료 15 질량%를 함유하고 고형분 함량이 20 질량%인 제조예 1의 마젠타 중합체 입자의 수분산체를 제조하였다.

(제조예 2)

- 표면 처리 안료 분산액의 제조 -

CTAB 비표면적이 150 cm²/g이고 DBP 흡유량이 100 ml/100 g인 카본 블랙 90 g을 2.5 N의 황산나트륨 용액 3,000 ml에 첨가하고, 온도 60℃, 속도 300 rpm에서 교반하여, 10 시간 동안 반응시켜 이에 산화 처리를 수행하였다. 이 반응액을 여과시켜, 여과한 카본 블랙을 수산화나트륨으로 중화시키고, 초여과를 수행하였다. 생성된 카본 블랙을 수세하고 건조시키며, 고형분 함량이 20 질량%가 되도록 순수한 물 중에 분산시켜, 제조예 2의 블랙 안료 분산액을 제조하였다.

(제조예 3)

- 안료 계면활성제 분산액의 제조-

C.I. 안료 블루 15:3 100 g, 폴리옥시에틸렌올레일 에테르 황산암모늄 24.8 g 및 순수한 물 175.2 g을 혼합한 후, 습식 샌드 밀로써 상기 혼합물을 분산시키고, 순수한 물 414.3 g을 이에 첨가하며, 혼합물을 추가 혼합하고 원심 처리하여 조대 입자를 제거함으로써, 안료 14 질량%를 함유하고, 고형분 함량이 17.5 질량%인 제조예 3의 시안 안료 분산액을 제조하였다.

(제조예 4)

- 중합체 입자 분산체 B의 제조 -

기계식 교반기, 온도계, 질소 기체 도입관, 환류관 및 적하 깔때기를 갖춘 1 L의 플라스크 내를 충분히 질소 기체로 치환한 후, Latemul S-180 8.0 g 및 이온 교환수 350 g을 첨가하고, 혼합하며, 65℃로 가열하였다. 온도 상승 후, 중합 개시제인 t-부틸퍼옥소벤조에이트 3.0 g 및 이소아스코르빈산나트륨 1.0 g을 첨가하고, 5 분 후에 메타크릴산메틸 45 g, 메타크릴산 2-에틸헥실 160 g, 아크릴산 5 g, 메타크릴산부틸 45 g, 메타크릴산시클로헥실 30 g, 비닐 트리에톡시실란 15 g, Latemul S-180 8.0 g 및 이온 교환수 340 g을 혼합하며, 3 시간에 걸쳐 적하하였다. 이후, 80℃에서 2 시간 동안 가열 및 숙성한 후, 상기 반응 혼합물을 상온까지 냉각시키고, 수산화나트륨으로 이의 pH 값을 7∼8로 조정하였다. 증발기를 이용하여 에탄올을 증발시키고, 수함량을 조절하여 고형분 함량이 40 질량%인 제조예 4의 중합체 입자 분산체 B 730 g을 제조하였다.

(실시예 1∼16 및 비교예 1∼12)

하기 절차에 따라 기록용 잉크를 제조하였다.

우선, 표 1∼4에 도시하는 습윤제, 침투제, 계면활성제 및 물을 1 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합액에 수분산성 수지를 첨가하고, 1 시간 동안 교반하였다. 이어서, 안료 분산체 및 소포제를 이에 첨가하고, 1 시간 동안 혼합하였다. 상기 분산액을 평균 공극 크기가 0.8 μm인 셀룰로스 아세테이트 멤브레인 필터를 사용하여 가압 여과하여 조대입자 및 먼지를 제거함으로써, 평가에 사용하는 각 기록용 잉크를 제조하였다.

실시예 3 및 비교예 1에서, 안료 분산체, 수분산성 수지 및 글리세린을 혼합하고, 증발기를 사용하여 농축시켜 농축 분산체 혼합액을 제조하였다. 별도로, 습윤제, 침투제, 계면활성제 및 물을 1 시간 동안 교반하여 균일하게 혼합하였다. 생성된 혼합액에 상기 농축 분산체 혼합액 및 소포제를 첨가하고, 1 시간 동안 교반하였다. 이 분산액을 평균 공극 크기가 0.8 μm인 셀룰로스 아세테이트 멤브레인 필터를 사용하여 가압 여과하여 조대 입자 및 먼지를 제거함으로써, 평가에 사용하는 각 기록용 잉크를 제조하였다.

성분(질량%)		실시예
		1	2	3	4	5	6	7	8
안료 분산체	안료 함유 중합체 입자 수성 분산체(M1)	33.5	33.5	33.5	-	-	-	-	-
	표면 처리 안료 분산체(M2)	-	-	-	30.0	30.0	30.0	-	30.0
	안료 계면활성제 분산체(M3)	-	-	-	-	-	-	21.4	-
수분산성 수지	중합체 분산체 B(M4)	37.5	25.0	12.5	37.5	25.0	12.5	-	37.45
	Jurimer ET-410	-	-	-	-	-	-	-	-
	Nipol LX 430	-	-	-	-	-	-	40	-
습윤제	3-메틸-1,3-부탄디올	22.5	22.5	22.5	16.7	16.7	16.7	-	14.0
	트리에틸렌 글리콜	-	-	-	-	-	-	15	-
	글리세린	7.5	7.5	7.5	8.3	8.3	8.3	7.5	7.0
침투제	옥탄디올	2	2	2	2	2	2	-	-
	1,2-헥산디올	-	-	-	-	-	-	3	3
	2-피롤리돈	-	-	-	2	2	2	-	-
계면활성제	Polyfox PF-151N	-	-	1.0	-	0.5	0.5	-	-
	Zonil FSO-100	-	0.8	-	0.3	-	0.3	-	-
	Zonil FS-300	1.0	-	-	0.5	0.5	-	1.0	-
	Softanol EP-5035	-	-	-	-	-	-	-	2.0
항균제	Proxel GXL	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
소포제	KS 508	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
순수		-	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ
합계(질량%)		104.15	100	100	100	100	100	100	100

성분(질량%)		실시예
		9	10	11	12	13	14	15	16
안료 분산체	안료 함유 중합체 입자 수성 분산체(M1)	-	-	-	-	-	-	-	-
	표면 처리 안료 분산체(M2)	-	40.0	40.0	30.0	35.0	40.0	30.0	45.0
	안료 계면활성제 분산체(M3)	42.8	-	-	-	-	-	-
수분산성 수지	중합체 분산체 B(M4)	-	15	13	40	31	24	-	20
	Jurimer ET-410	20	-	-	-	-	-	-	-
	Nipol LX 430	-	-	-	-	-	-	30	-
습윤제	3-메틸-1,3-부탄디올	22	-	-	14	15	13	-	9
	트리에틸렌 글리콜	-	20	20	-	-	-	9	-
	글리세린	11	10	10	13	16	20	18	23
침투제	옥탄디올	-	-	-	2	2	2	-	2
	1,2-헥산디올	3	3	3	-	-	-	3	-
	2-피롤리돈	-	-	-	-	-	-	-	-
계면활성제	Polyfox PF-151N	1.0	-	-	-	-	-	0.5	-
	Zonil FSO-100	-	0.85	0.85	0.85	0.85	0.85	-	0.85
	Zonil FS-300	-	-	-	-	-	-	0.5	-
	Softanol EP-5035	-	-	-	-	-	-	-	-
항균제	Proxel GXL	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
소포제	KS 508	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
순수		RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ
합계(질량%)		100	100	100	100	100	100	100	100

성분(질량%)		비교예
		1	2	3	4	5	6	7	8
안료 분산체	안료 함유 중합체 입자 수성 분산체(M1)	33.5	73.5	-	-	-	-	33.5	-
	표면 처리 안료 분산체(M2)	-	-	30.0	5.0	20.0	20.0	-	40.0
	안료 계면활성제 분산체(M3)	-	-	-	-	-	-	-
수분산성 수지	중합체 분산체 B(M4)	50	-	-	-	25	25	15	12
	Jurimer ET-410	-	-	-	40	-	-	-	-
	Nipol LX 430	-	-	-	-	-	-	-	-
습윤제	3-메틸-1,3-부탄디올	22.5	15.0	16.7	22.0	-	30.0	24.0	-
	트리에틸렌 글리콜	-	-	-	-	10	-	-	20
	글리세린	7.5	7.0	8.3	11.0	5.0	15.0	12.0	10.0
침투제	옥탄디올	2	2	2	-	2	2	2	-
	1,2-헥산디올	-	-	-	3	-	-	-	3
	2-피롤리돈	-	-	2	-	2	2	-	-
계면활성제	Polyfox PF-151N	-	-	1	-	1	-	-	-
	Zonil FSO-100	-	-	-	0.85	-	-	-	0.85
	Zonil FS-300	1	-	-	-	-	1	-	-
	Softanol EP-5035	-	1	-	-	-	-	-	-
항균제	Proxel GXL	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
소포제	KS 508	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
순수		-	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ	RQ
합계(질량%)		116.65	100	100	100	100	100	100	100

성분(질량%)		비교예
		9	10	11	12
안료 분산체	안료 함유 중합체 입자 수성 분산체(M1)	-	-	-	-
	표면 처리 안료 분산체(M2)	40.0	35.0	15.0	20.0
	안료 계면활성제 분산체(M3)	-	-	-	-
수분산성 수지	중합체 분산체 B(M4)	11	-	10	12.5
	Jurimer ET-410	-	-	-	-
	Nipol LX 430	-	50	-	-
습윤제	3-메틸-1,3-부탄디올	-	7	20	20
	트리에틸렌 글리콜	20	-	-	-
	글리세린	10	4	15	15
침투제	옥탄디올	-	2	2	2
	1,2-헥산디올	3	-	-	-
	2-피롤리돈	-	-	-	-
계면활성제	Polyfox PF-151N	-	-	-	-
	Zonil FSO-100	0.85	0.85	0.85	0.85
	Zonil FS-300	-	-	-	-
	Softanol EP-5035	-	-	-	-
항균제	Proxel GXL	0.05	0.05	0.05	0.05
소포제	KS 508	0.1	0.1	0.1	0.1
순수		RQ	RQ	RQ	RQ
합계(질량%)		100	100	100	100

표 1∼4에서 약어 및 생성물명은 하기의 의미를 나타낸다.

M1 - M4 : 제조예 1-4

Latemul S-180: 불포화 탄소를 갖는 반응성 에멀션(카오 주식회사 제조, 성분 100 질량%)

Jurimer ET-410: 소프-프리형(soap free type) 아크릴계 공중합체 에멀션(일본순약 주식회사(Nippon Junyaku Co., Ltd.) 제조, 고형분 함량 30 질량%, pH 8.0, 유리 전이 온도(Tg) 44℃)

Nipol LX430: 변성 스티렌-부타디엔계 공중합체 에멀션(니혼 제온 주식회사(Zeon Corporation) 제조, 고형분 함량 49 질량%, pH 7.0, 유리 전이 온도(Tg) 12℃)

Polyfox PF-151N: 올리고머형 비이온성 불소계 계면활성제(OMNOVA사 제조, 성분 50 질량%, 부틸 카르비톨 10 질량%)

Zonil FSO-100, FS-300: 폴리옥시에틸렌 퍼플루오르알킬 에테르(듀폰사 제조, 성분 100 질량%)

Softanol EP-5035: 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 분지 알킬 에테르(니혼 쇼쿠바이 주식회사 제조, 성분 100 질량%)

Proxel GXL: 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온을 주성분으로 포함하는 항균제(아베시아사(Avecia Ltd.) 제조, 성분 20 질량%, 디프로필렌 글리콜 함유)

KS508: 자기 유화형 실리콘 소포제(신에츠 실리콘 주식회사 제조, 성분 100 질량%)

이후, 생성된 기록용 잉크에 대해서, 이하와 같이 다양한 특성을 평가하였다. 결과를 표 5∼8에 도시한다.

<잉크 물성의 측정>

잉크의 점도는 점도계(동기 산업 주식회사 제조)를 사용하여, 25℃에서 측정하였다.

잉크의 표면장력은 전자동 표면장력계(CBVP-Z, 교와 계면 과학 주식회사 제조)를 사용하여 25℃에서 측정하였다.

<인쇄 평가의 준비>

온도 23℃, 습도 50% RH로 조정된 환경 하에서 잉크젯 프린터(IPSIO G707, 주식회사 리코(Ricoh Co., Ltd.) 제조)를 이용하여, 압전 소자의 구전 전압을 변동시켜 기록 매체에 동일량의 잉크를 도포함으로써 토출 잉크량이 균일하게 되도록 상기 프린터를 설정하였다.

<토출 안정성>

Microsoft Word 2000으로써 작성한 한 색당 A4 크기 용지의 면적 5%를 베타 화상으로써 전부 칠하는 차트를 연속 200장으로 Type 6200(주식회사 NBS 리코(NBS Ricoh Co., Ltd.) 제조)에 의해 인쇄하고, 인쇄 후 각 노즐의 토출 방해를 평가하였다. 인쇄 모드는 프린터에 첨부된 드라이버로 보통지의 사용자 설정 모드인 '보통지-표준 신속'을 '색 무보정' 모드로 변경하였다.

[평가 기준]

B: 토출 방해 없음

D: 토출이 방해되거나 토출하지 않음

<인쇄 밀도>

Microsoft Word 2000으로써 작성한 64 포인트 기호 「■」가 기재되어 있는 차트를 Xerox 4024(후지 제록스 주식회사(Fuji Xerox Co., Ltd.) 제조)에 의해 인쇄하고, 인쇄면의 기호 「■」 부분의 색을 X-Rite 938을 사용하여 측정하며, 하기 평가 기준에 의해 평가하였다. 인쇄 모드는 프린터에 첨부된 드라이버로 보통지의 사용자 설정 모드인 '보통지-표준 신속'을 '색 무보정' 모드로 변경하였다.

[평가 기준]

B: 흑색 1.15 이상 및 칼라 0.85 이상

C: 흑색 1.05 이상 및 칼라 0.75 이상 및 0.85 미만

D: 흑색 1.05 미만 및 칼라 0.75 미만

<베어남성>

상기 인쇄 밀도의 경우에서처럼, 차트를 인쇄하고, 기호 「■」 부분의 이면의 색을 X-Rite 938을 사용하여 측정하고, 상기 종이의 바탕을 베어내며, 하기 평가 기준에 의해 투명도를 평가하였다.

[평가 기준]

B: 0.05 미만

C: 0.05 이상 및 0.1 미만

D: 0.1 이상

<내수성>

상기 인쇄 밀도의 경우에서처럼, 차트를 Type 6200에 의해 인쇄하고, 인쇄면의 기호 「■」 부분을 23℃ 및 50% RH에서 24 시간 동안 건조시켰다. 이어서, 그 차트를 30℃의 물에 1 분간 침지시키고, 천천히 들어올려. 정치 건조하며, 하기 평가 기준에 의해 평가하였다.

[평가 기준]

B: 색 블리딩 없음

D: 색이 베어남

<내마모성>

Microsoft Word 2000으로써 작성한 3 cm × 3 cm의 한 색의 베타 화상이 있는 차트를 Ricoh Gel Jet Printer 전용의 매트(Matte) 광택지(주식회사 NBS 리코 제조) 상에 인쇄하고, 23℃ 및 50% RH에서 24 시간 동안 건조시켰다. CM-1형 클록 미터(Clock meter)에 양면 테이프로 부착한 JIS L 0803 면 3호를 인쇄 부위에 대도록 하여 10회 왕복하고, 면포 상의 잉크 얼룩을 X-Rite 938을 사용하여 측정하며, 면포의 바탕 밀도를 산출한 후 잉크 얼룩의 밀도를 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.

[평가 기준]

B: 잉크 얼룩의 밀도가 0.1 미만임

D: 잉크 얼룩의 밀도가 0.1 이상임

<내마커성>

Microsoft Word 2000으로써 작성한 고딕 폰트를 이용한 문자열이 있는 차트를 Type 6200에 의해 인쇄하고, 인쇄 10 분 후, 인쇄면 상의 문자열 부분을 제브라사(Zebra Co., Ltd.) 제조의 형광 마커펜, Optics(황색)에 의해 마킹하며, 잉크의 블리딩 및 얼룩의 존재 유무를 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.

[평가 기준]

B: 얼룩 없음

C: 응시하여 판별할 수 있는 미세한 얼룩

D: 얼룩짐

<문자 품질>

Microsoft Word2000으로써 작성한 4∼20 포인트의 문자열이 있는 차트를 Type 6200, My Paper, My Recycle Paper 100(모두 주식회사 NBS 리코에서 제조), Xerox 4024(후지 제록스 주식회사 제조), PB 종이(캐논사(Canon Inc.) 제조), Yamayuri 종이(오지 제지 주식회사(Oji Paper Co., Ltd.) 제조), 4CC 100 g/m²(스토란소사(STORANSO) 제조) 및 Tidal MP(해머 밀사(HAMMER MILL) 제조)에 의해 인쇄하고, 인자면의 문자열 부분을 확대하여 잉크의 블리딩 정도를 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.

[평가 기준]

A: 블리딩이 없고 문자열이 선명함

B: 일부 종이에서 수염 형태의 블리딩이 발생하나 확대하지 않는 경우 인쇄는 선명해 보임

C: 모든 종이에서 수염 형태의 블리딩이 발생하고 확대하지 않는 경우 인쇄는 굵게 보임

D: 확대하지 않고도 블리딩이 확인됨

<건조성>

상기 인쇄 밀도의 경우에서처럼 차트를 인쇄하고, Type 6200에 의해 인쇄된 인쇄면 상의 기호 「■」부분을 인쇄 직후에 여과지에 대향하여 가압하고, 전사의 유무를 하기 평가 기준으로써 평가하였다.

[평가 기준]

B: 전사 및 얼룩이 없음

C: 약간의 전사 및 얼룩이 있음

D: 전사되고 얼룩짐

	실시예
	1	2	3	4	5	6	7	8
점도(mPa·s)	15.5	10.5	7.5	13.5	8.9	6.2	8.8	10.8
표면장력(mN/m)	26.1	25.8	25.6	26.0	25.7	25.3	24.8	31.0
수지에 대한 안료의 비율(B/C)	0.3	0.43	0.75	0.4	0.6	1.2	0.15	0.4
고형분(B+C)(질량%)	20.8	16.7	11.7	21.0	16.0	11.0	23.0	21.0
습윤제량(질량%)	28.8	30	30	25	25	25	23	21
글리세린/습윤제 비율(질량%)	25	25	25	33	33	33	33	33
토출 안정성	B	B	B	B	B	B	B	B
인쇄 밀도	B	B	B	B	B	B	B	C
베어남성	B	B	B	B	B	B	B	B
내수성	B	B	B	B	B	B	B	B
내마모성	B	B	B	B	B	B	B	B
내마커성	B	B	B	B	B	B	B	B
문자 품질	A	A	B	A	A	B	A	B
건조성	B	B	B	B	B	B	B	C

	실시예
	9	10	11	12	13	14	15	16
점도(mPa·s)	9.0	8.1	7.8	13.6	14.1	13.8	11.1	12.6
표면장력(mN/m)	25.6	21.5	21.5	21.4	21.5	21.5	24.1	21.6
수지에 대한 안료의 비율(B/C)	1.00	1.33	1.54	0.38	0.56	0.83	0.40	1.13
고형분(B+C)(질량%)	12	14	13	22	19	18	21	17
습윤제량(질량%)	33	30	30	27	31	33	27	32
글리세린/습윤제 비율(질량%)	33	33	33	48	52	61	67	72
토출 안정성	B	B	B	B	B	B	B	B
인쇄 밀도	B	B	B	C	B	B	C	B
베어남성	B	B	B	B	B	C	C	C
내수성	B	B	B	B	B	B	B	B
내마모성	B	C	C	B	B	B	B	B
내마커성	B	C	C	B	B	B	B	B
문자 품질	B	A	B	A	B	C	C	C
건조성	B	B	B	B	B	B	B	B

	비교예
	1	2	3	4	5	6	7	8
점도(mPa·s)	24.9	7.8	4.6	12.5	3.6	21.1	11.7	7.6
표면장력(mN/m)	26.2	32.5	24.8	20.8	24.1	25.6	38	21.4
수지에 대한 안료의 비율(B/C)	0.23	2.97	-	0.08	0.4	0.4	0.65	1.67
고형분(B+C)(질량%)	22.98	14.7	6	13	14	14	13	13
습윤제량(질량%)	25.7	22	25	33	15	45	36	30
글리세린/습윤제 비율(질량%)	25	32	33	33	33	33	33	33
토출 안정성	D	B	B	B	B	D	B	B
인쇄 밀도	-	B	C	D	C	-	B	B
베어남성	-	B	B	B	B	-	B	C
내수성	-	B	D	B	B	-	B	B
내마모성	-	D	D	C	B	-	D	C
내마커성	-	D	D	B	B	-	D	D
문자 품질	-	B	D	B	D	-	A	B
건조성	-	C	B	B	B	-	D	B

표 7에서, '-'는 잉크 토출 불량으로 인해 노즐 막힘 또는 잉크 토출 굴곡이 생긴 결과, 평가가능한 화상을 얻을 수 없기 때문에 측정을 하지 않았음을 나타낸다.

	비교예
	9	10	11	12
점도(mPa·s)	7.3	63.2	6.4	7.5
표면장력(mN/m)	21.4	23.2	21	21.1
수지에 대한 안료의 비율(B/C)	1.82	0.28	0.75	0.8
고형분(B+C)(질량%)	12	32	7	9
습윤제량(질량%)	30	11	35	35
글리세린/습윤제 비율(질량%)	33	36	43	43
토출 안정성	B	D	B	B
인쇄 밀도	B	-	D	D
베어남성	C	-	B	B
내수성	B	-	B	B
내마모성	C	-	B	B
내마커성	D	-	B	B
문자 품질	B	-	B	A
건조성	B	-	B	B

표 8에서, '-'는 잉크 토출 불량으로 인해 노즐 막힘 또는 잉크 토출 굴곡이 생긴 결과, 평가가능한 화상을 얻을 수 없기 때문에 측정을 하지 않았음을 나타낸다.

표 5∼8의 결과로부터, (1) 착색제 및 수분산성 수지의 총 함량이, 고형분 함량으로 10∼30 질량%이며, (2) 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고, 또한 (3) 25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며, 또한 (4) 표면장력이 35 mN/m 이하인 모든 요건을 만족시키는 실시예 1∼16의 기록용 잉크는, 상기 (1)부터 (4)의 적어도 하나의 요건을 만족시키지 않는 비교예 1∼12의 기록용 잉크와 비교해서, 높은 발색성과 화질, 신뢰성을 확보할 수 있고, 전용 기록지뿐만 아니라 보통지에서도 채도가 높고 색조가 양호한 고품질의 화상 형성이 가능하다.

(실험 1)

- 착색제 및 수분산성 수지의 총 고형분 함량의 증가에 의한 발색성에의 영향-

3-메틸-1,3-부탄디올 20 질량부, 글리세린 10 질량부, 옥탄디올 1 질량부 및 Zonil FSO-100 0.8 질량부의 혼합물에 제조예 1의 안료 함유 중합체 입자 수분산체 및 제조예 4의 중합체 분산체 B를 첨가하여 기록용 잉크를 제조하였다.

A 군으로서, 제조예 1의 안료 함유 중합체 입자 수분산체의 양을 증가시켰다. B 군으로서, 제조예 1의 안료 함유 중합체 입자 수분산체는 6.67 질량부를 첨가하고, 제조예 4의 중합체 분산체 B의 양을 증가시켰다.

이후, 기록 매체에 동일량의 잉크가 붙도록 프린트를 설정하여, 주식회사 NBS 리코 제조의 Ricoh Gel Jet Printer 전용의 매트 광택지 상에 색 계조성이 있는 차트를 인쇄하였다. 화상의 색은 X-Rite 938을 사용하여 측정하고, 동일한 화상의 밀도(0.8)에서의 채도를 결과로서 수득하였다. 상기 채도와, 착색제 및 수분산성 수지의 총 고형분 함량과의 관계를 도 1에 도시하였다. 도 1에 도시되는 채도는 CIE(1976)ab의 Chroma C^*ab이다. JIS Z8729에 따라 Chroma C^*ab를 측정하였다. 특히, Chroma C^*ab는 하기 식으로부터 수득하였다.

C^*ab=[(a^*)²+(b^*)²]^0.5

도 1의 결과로부터, A 군에서의 안료 증가에 의한 고형분 함량 증가로써 채도의 감소가 현저하고, A 군은 B 군에 비해 덜하다는 것이 확인되었다. 수분산성 수지의 첨가에 의한 고형분 함량의 증가로서, 안료만을 증가시키는 것과 비교해서 발색성에 영향을 보다 적게 미치는 것이 가능하다.

(실험 2)

- 수분 증발로 인한 점도 상승 및 입도 변화의 측정 -

실시예 2, 3 및 5에서 수득한 각 기록용 잉크를 50℃ 및 10% RH의 환경에서 일정 시간 동안 방치한 후, 잉크 질량 변화를 측정하였다. 또한, 그 시점에서의 입자 지름 및 점도를 측정하였다. 입자 지름의 측정에는 마이크로트랙사(Microtrack) 제조의 입도 분포 측정기 UPA 150를 사용하여, 희석 배율 500배에서 측정하였다. 결과를 도 2 및 도 3에 도시하였다. 도 2에서, 수분 증발율과 점도 상승율을 하기 식으로부터 산출하였다.

수분 증발율(%) = [(초기 중량-수분 증발 후의 중량)/초기 중량〕× 100

점도 상승율 = 수분 증발 후의 점도/초기 점도

도 2 및 도 3의 결과로부터, 실시예 2, 3 및 5에서 수득한 각 기록용 잉크는 수분 증발율이 35%인 경우라도 현저한 입자 지름 증가가 일어나지 않고, 따라서, 수분 증발율 30% 미만에서 토출하는 경우, 토출 신뢰성이 확보되는 것으로 확인되어 있다. 이로부터, 수분산성 착색제와 수분산성 수지의 고형분 함량의 합계가 전체 잉크량에 대해 10∼30 질량%인 잉크에서도 토출 신뢰성은 충분히 확보되는 것으로 확인되었다.

본 발명의 기록용 잉크는, 높은 발색성과 화질, 신뢰성을 확보할 수 있고, 전용 기록지뿐만 아니라 보통지에 있어서도 채도가 높고 색조가 양호한 고품질의 화상을 형성할 수 있으며, 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법에 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 방식에 의한 각종 기록에 적용할 수 있으며, 예컨대, 잉크젯 기록용 프린터, 팩시밀리 장치, 복사 장치, 프린터/팩시밀리/코피어 복합기 등에 적합하게 적용할 수 있다.

Claims (19)

1. 착색제,

   수분산성 수지,

   습윤제,

   계면활성제, 및

   물

   을 함유하는 기록용 잉크로서,

   상기 잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며,

   상기 잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고,

   상기 잉크의 25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며,

   상기 잉크의 표면장력이 35 mN/m 이하인 기록용 잉크.
2. 제1항에 있어서, 착색제가 안료를 포함하는 수분산성 착색제인 것인 기록용 잉크.
3. 제2항에 있어서, 수분산성 착색제가, 이의 표면에 적어도 1종의 친수기를 포함하고 분산제의 부재 하에 수분산성 또는 수용성을 나타내거나 또는 수분산성과 수용성 모두 나타내는 안료인 것인 기록용 잉크.
4. 제2항에 있어서, 수분산성 착색제가, 각각 수불용성 착색제 및 수난용성 착색제 중 1 이상을 포함하는 중합체 입자를 포함하는 중합체 에멀션인 것인 기록용 잉크.
5. 제2항에 있어서, 수분산성 착색제가 계면활성제, 또는 중량 평균 분자량이 50,000 이하인 수용성 거대분자 화합물 중에 분산된 안료인 것인 기록용 잉크.
6. 제1항에 있어서, 습윤제가 20℃ 및 60% RH의 조건 하에서 평형 수분량이 25 질량% 이상인 다가 알콜인 것인 기록용 잉크.
7. 제6항에 있어서, 다가 알콜이 글리세린이고, 상기 글리세린의 함량이 전체 습윤제의 총 질량에 대해 60 질량% 이하인 것인 기록용 잉크.
8. 제1항에 있어서, 계면활성제는 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고, 잉크 중 상기 계면활성제의 총 함량이 0.01∼5 질량%인 것인 기록용 잉크.
9. 제8항에 있어서, 불소계 계면활성제가 퍼플루오로알킬 설포네이트 화합물, 퍼플루오로알킬 카르복실레이트 화합물, 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥시드 부가물, 및 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 기록용 잉크.
10. 제1항에 있어서, 잉크가 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크 및 블랙 잉크로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 기록용 잉크.
11. 용기; 및

    기록용 잉크

    를 포함하는 잉크 카트리지로서,

    상기 기록용 잉크는 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고,

    잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며,

    잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고,

    25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며,

    표면장력이 35 mN/m 이하인 잉크 카트리지.
12. 기록용 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 토출시키고 화상을 형성하는 단계

    를 포함하는 잉크젯 기록 방법으로서,

    상기 기록용 잉크는 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고,

    잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며,

    잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고,

    25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며,

    표면장력이 35 mN/m 이하인 잉크젯 기록 방법.
13. 제12항에 있어서, 자극이 열, 압력, 진동 및 광으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 잉크젯 기록 방법.
14. 제12항에 있어서,

    잉크 토출 시에 잉크는 액적의 형태로 노즐로부터 토출되며,

    상기 각각의 액적은 크기가 2∼10 pl이고, 속도가 6∼20 m/s이며, 주파수가 1 kHz 이상이고, 해상도가 300 dpi 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
15. 기록용 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 토출시키고 화상을 형성하도록 배열된 잉크 토출 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치로서,

    상기 기록용 잉크는 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고,

    잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며,

    잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고,

    25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며,

    표면장력이 35 mN/m 이하인 잉크젯 기록 장치.
16. 제15항에 있어서, 자극이 열, 압력, 진동 및 광으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것인 잉크젯 기록 장치.
17. 제15항에 있어서, 용기 및 그 용기에 수용된 잉크를 포함하는 잉크 카트리지를 추가로 포함하는 잉크젯 기록 장치로서,

    잉크 토출 수단은 노즐 헤드를 포함하고, 상기 노즐 헤드 상에 서브탱크를 지니며, 잉크 카트리지로부터 공급튜브를 통해 잉크가 상기 서브탱크에 공급되는 것인 잉크젯 기록 장치.
18. 기록 매체; 및

    기록용 잉크에 의해 상기 기록 매체 상에 형성된 화상

    을 포함하는 잉크 기록물로서,

    상기 기록용 잉크는 착색제, 수분산성 수지, 습윤제, 계면활성제 및 물을 함유하고,

    잉크의 총 질량에 대한 상기 착색제와 상기 수분산성 수지의 총 고형분 함량이 10∼30 질량%이며,

    잉크 중 상기 수분산성 수지의 고형분 함량(C)에 대한 상기 착색제의 고형분 함량(B)의 비(B/C)가 0.1∼1.6이고,

    25℃에서의 점도가 5∼20 mPa·s이며,

    표면장력이 35 mN/m 이하인 잉크 기록물.
19. 제18항에 있어서, 기록 매체는 스테키히트 사이즈도(Stockigt size degree)가 3 초 이상인 것인 잉크 기록물.

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